问题描述:
如何在 PLAXIS 2D 中计算如下所示的二维稳态渗流问题?如何定义该问题的渗流边界条件?
解答:
利用 PLAXIS 2D 计算如上所示的“纯”稳态渗流问题,用户可在初始阶段选择【Flow only】的计算类型和【Steady
state groundwater flow】的孔压计算类型。除此之外,该渗流问题的边界条件可采用以下方法定义:
第一,模型中部的防渗墙应采用 界 面 单 元 而非闭合(Closed)的渗流边界条件进行定义,后者仅适用于模型的外部边界。利用界面单元模拟模型内部的不透水线时,用户应在土体和界面材料的【界面】选项卡中设置横向透水性(Cross permeability)为“不透水(Impermeable)”。同时,用户还应注意在稳态渗流计算中勾选界面的【Active in flow】选项,否则无法激活界面的“防渗”性能。
“纯”渗流问题不计算土体的变形和应力,故用户可忽略地基以上的水闸且下部防渗墙(9m)也无需指定材料数据集,直接基于线段创建正界面或负界面即可,当然也可以同时创建正负界面。
第二,模型底部的不透水边界既可以在【结构】模式中创建渗流边界条件为【Closed】,也可以在计算阶段的模型浏览器中激活模型底部的渗流边界条件为【Closed】,后者在操作上更加简便快捷,但与前者无本质区别。
事实上,PLAXIS 默认的【模型条件>渗流边界>BoundaryYmin:Closed】即满足不透水要求,用户无需其余操作。需要注意的是,创建或激活的渗流边界条件具有比模型条件更高的优先级。也就是说,当二者出现冲突时,以前者为准。
第三,模型的左侧和右侧是人为的截断断面,计算中也近似按不透水边界处理。具体操作与底部边界无异,此处不再赘述。需要注意的是,两侧边界的位置不能距离中部防渗墙太近,以免影响计算精度。
第四,模型顶部的水头边界既可以在【结构】模式中创建,也可以在计算阶段中激活,但在模型条件中无法定义。此时,用户应选择水头边界【Head】并对防渗墙左侧和右侧的顶部边界分别输入 9m 和 1m 的水头,如下所示。
完成上述初始阶段的设置和渗流边界的定义后,即可计算并显示如题目中所示等水头线,如下所示: