基于XFEM的土体水力劈裂模拟

发布时间：2024-02-06 23:43

　　水力劈裂会对心墙堆石坝的安全造成严重的负面影响。宏观上,土体水力劈裂可看作是土体在水力楔劈作用下使局部裂缝(薄弱面)进一步发展的破坏过程。XFEM是一种可以有效描述裂缝的数值模拟方法。采用XFEM结合Biot固结理论,并对裂缝单元进行处理,从而以弥散式的裂缝状态和嵌入式的裂缝形态共同描述了土体的水力劈裂过程,并以一个模型算例和挪威Hyttejuvet坝的实际工程算例对方法进行了验证。该工作的成果有助于理解土体水力劈裂的成因和过程,可用于对土工结构物的流固耦合破坏分析。

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【部分图文】：

图3数值试验的计算网格

跏嫉纳?赶凳??为调控有效应力对渗透系数的影响的系数，本文中取0.1。这种处理方式在采用弥散裂纹模型模拟水力劈裂问题时是成功的[9]。对于裂缝开展方向的判断和裂缝面上的接触行为描述，本文沿用文献[6]中的方式。在某一计算步，若有裂缝萌生或扩展，要依据裂缝在各单元中的扩展方向改变相....

图6Hyttejuvet坝的布置图（Kjaernsli等[10]

缝穿过的单元有不同程度的扩张，以预设的软弱带单元的变形最大。图5位移放大5倍的典型时刻孔压分布云图Fig.5Nephogramofporepressuredistributionattypicaltime..withdisplacementmagnificationof5time....

图1非线性边值问题示意图

第2期王翔南，等.基于XFEM的土体水力劈裂模拟391问题，如图1所示。将裂缝当作土体内部的非连续界面，需要对裂缝面上的接触行为进行合理的描述。图1非线性边值问题示意图Fig.1Schematicdiagramfornonlinearboundaryvalueproblems采用....

图2裂缝单元内的渗透系数Fig.2Permeabilitycoefficientinfractureunit

赶凳?茨Ｄ馑?髟诹逊熘械纳?浮?局部渗透系数转换到整体坐标系的表达式如下：ckTk，(23)式中，k为裂缝局部坐标系的渗透系数向量，表示为ptkkk，(24)式中，pk为裂缝法向分量，tk为裂缝切向分量。cT为转换矩阵，若设为局部坐标系与整体坐标系的夹角，则cT可表示为ccoss....

本文编号：3896395