二維穩態滲流的計算

問題描述:

如何在 PLAXIS 2D 中計算如下所示的二維穩態滲流問題?如何定義該問題的滲流邊界條件?

二維穩態滲流的計算的圖1

解答:

利用 PLAXIS 2D 計算如上所示的“純”穩態滲流問題,用戶可在初始階段選擇【Flow only】的計算類型和【Steady state groundwater flow】的孔壓計算類型。除此之外,該滲流問題的邊界條件可采用以下方法定義:

第一,模型中部的防滲墻應采用 界 面 單 元 而非閉合(Closed)的滲流邊界條件進行定義,后者僅適用于模型的外部邊界。利用界面單元模擬模型內部的不透水線時,用戶應在土體和界面材料的【界面】選項卡中設置橫向透水性(Cross permeability)為“不透水(Impermeable)”。同時,用戶還應注意在穩態滲流計算中勾選界面的【Active in flow】選項,否則無法激活界面的“防滲”性能。

“純”滲流問題不計算土體的變形和應力,故用戶可忽略地基以上的水閘且下部防滲墻(9m)也無需指定材料數據集,直接基于線段創建正界面或負界面即可,當然也可以同時創建正負界面。

第二,模型底部的不透水邊界既可以在【結構】模式中創建滲流邊界條件為【Closed】,也可以在計算階段的模型瀏覽器中激活模型底部的滲流邊界條件為【Closed】,后者在操作上更加簡便快捷,但與前者無本質區別。

事實上,PLAXIS 默認的【模型條件>滲流邊界>BoundaryYmin:Closed】即滿足不透水要求,用戶無需其余操作。需要注意的是,創建或激活的滲流邊界條件具有比模型條件更高的優先級。也就是說,當二者出現沖突時,以前者為準。

第三,模型的左側和右側是人為的截斷斷面,計算中也近似按不透水邊界處理。具體操作與底部邊界無異,此處不再贅述。需要注意的是,兩側邊界的位置不能距離中部防滲墻太近,以免影響計算精度。

第四,模型頂部的水頭邊界既可以在【結構】模式中創建,也可以在計算階段中激活,但在模型條件中無法定義。此時,用戶應選擇水頭邊界【Head】并對防滲墻左側和右側的頂部邊界分別輸入 9m 和 1m的水頭,如下所示。

二維穩態滲流的計算的圖2

完成上述初始階段的設置和滲流邊界的定義后,即可計算并顯示如題目中所示等水頭線,如下所示:

二維穩態滲流的計算的圖3

來源:筑信達

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