ABAQUS中的瞬態滲流和穩態滲流
1. 簡介
(1)穩態滲流, Soil(Steady-State),即可以考慮固結沉降,也可以不考慮固結沉降,穩態分析步中設置的Time period數值沒有實際時間概念(具有代表性的邊界條件有*Sflow邊界、*flow邊界、固定孔壓邊界等)。
(2)瞬態滲流,Soil(Transient),三維模型中可以考慮固結沉降,也可以不考慮固結沉降,但不考慮固結沉降時,相當于穩態滲流;二維模型中不考慮固結沉降時模型不收斂。瞬態分析步中設置的Time period數值對應的就是實際的物理時間(具有代表性的邊界條件有*Cflow: concentrated pore fluid、*Dflow: surface pore fluid等與時間相關的出入流速邊界,透水邊界可采用孔壓邊界模擬,也可用*Sflow邊界或*flow邊界)。
瞬態分析步
2. 瞬態滲流計算的兩個關鍵點
(1)荷載隨時間施加方式選瞬時施加時,才能得到孔壓、位移等隨時間逐漸穩定的過程;荷載隨時間施加為線性施加的話,孔壓從瞬態荷載步的開始到結束基本均勻變化,得不到逐漸穩定的過程,這種適合堆載預壓等荷載隨時間緩慢變化的物理過程的模擬。
荷載隨時間施加方式
(2)每個增量步的最大孔壓變化最好選取邊界條件變化時邊界孔壓的改變量,如果不好確定,取模型邊界條件中的最大孔壓即可,若設置過小影響收斂。比如隧洞算例中,洞壁原來孔壓0.5MPa左右,施加邊界后變為0,所以最大孔壓變化要大于0.5MPa。

各增量步孔壓變化最大值
3. 邊坡算例(二維CPE4P)
邊坡尺寸
(1)瞬態滲流不考慮固結沉降時(采用Soil,Transient分析步,且約束所有節點位移),采用什么邊界都不收斂(直接報4U,到設置的最小子步時間增量)。(附件slpoe_allfix)

瞬態滲流不考慮固結沉降
(2)瞬態滲流考慮固結沉降時(采用Soil,Transient分析步,只約束邊界節點位移),邊坡水平面采用*Sflow邊界和只設置水平面零孔壓邊界均只需43子步完成計算,中間只報1U,收斂效果完全相同,孔壓隨時間動態演變,直至平衡。(附件slope_sflow2、slpoe_pore)
邊坡孔壓 /Pa(每個Frame0.5小時)
(3)瞬態滲流考慮固結沉降時,邊坡水平面和斜坡面均采用*Sflow邊界和設置水平面零孔壓邊界、斜坡面*Sflow邊界均只需43子步完成計算,中間只報1U,收斂效果完全相同,孔壓隨時間動態演變,直至平衡。(附件slope_sflow12、slpoe_pore_sflow1)
邊坡孔壓 /Pa(每個Frame0.5小時)
4. 隧洞算例(小三維C3D8P)
隧洞尺寸
(1)瞬態滲流不考慮固結沉降時,洞壁采用*Sflow邊界和采用零孔壓邊界收斂效果完全相同,但孔壓在第一子步就達到穩狀態定,沒有隨時間的變化過程。(附件tunnel_allfix)
第一子步孔壓計算結果 /Pa
(2)瞬態滲流考慮固結沉降時,洞壁采用*Sflow邊界和采用零孔壓邊界收斂效果完全相同,而且孔壓均隨時間動態演變,逐漸穩定。(附件tunnel_pore0、tunnel_sflow)
隧洞孔壓 /Pa(每個Frame0.1小時)
隧洞位移 /m(每個Frame0.1小時)
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