城市地面沉降的主要原因之一是地下水滲流,有限元方法難以揭示地面沉降的細(xì)觀機(jī)制,而能夠揭示細(xì)觀機(jī)制的離散元方法（discrete element method,DEM）卻難以建立具有復(fù)雜形狀的流場模型.基于DEM和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（computational fluid dynamics,CFD）耦合原理,借助DEM程序PFC3D與CFD程序Fluent,實(shí)現(xiàn)了基于顆粒細(xì)觀的流固耦合計(jì)算.通過建立單顆粒沉降、基坑臨空面滲漏、河道邊坡滲流3個(gè)算例驗(yàn)證了CFD-DEM方法的正確性與可行性.模擬結(jié)果表明,這種CFD-DEM方法可從細(xì)觀角度展現(xiàn)滲流引起地面沉降的整個(gè)動(dòng)態(tài)過程,也可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種復(fù)雜形狀流場的模擬求解計(jì)算.在滲流作用下土體穩(wěn)定性發(fā)生變化,土顆粒運(yùn)動(dòng)造成土體流失,最終形成地面沉降.此外,水力梯度越大,地表沉降值越大,從土體細(xì)觀角度展現(xiàn)了滲流作用下地面沉降的整個(gè)動(dòng)態(tài)過程,可對(duì)相應(yīng)城市地質(zhì)病害防治進(jìn)行機(jī)理研究. 

【文章來源】：上海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,26(05)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

圖１?ＰＦＣ－Ｆｌｕｅｎｔ耦合方法流程圖??Ｆｉｇ．ｌ?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ＰＦＣ－Ｆｌｕｅｎｔ?ｃｏｕｐｌｅｄ?ｍｅｔｈｏｄ??

?ｒｏ＇３（ＰＰ??■?ｐｆ）ａ－??（９）??（１０）??３．１．２?：ＰＦＣ－Ｆｌｕｅｎｔ?數(shù)值模擬??將半徑為１，０，?１．５，?２．０?ｍｍ的顆粒置于黏滯系數(shù)為０．００１的流體中，在重力作用下自由下??蔣．潁粒與液體的密度分別為２：?６５〇，?１?０００ｋｇ／ｍ３，童力加速度為Ｑ．Ｓｒｎ／Ｂ２．將上述參數(shù)代入??式（７），（８），（１０），并用Ｍａｔｉａｂ數(shù)值求解得到自由沉降速度理論解分別為０．２４５，?０．３２４，??０．３９１?ｍ／ｓ．??耦合程序中顆粒速度變化過程如圖２所示，最終速度達(dá)到穩(wěn)定值，與理論解一致，表明本??工作采用的耦合程序可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒施加流體作用．??０?０．２?０．４?０．６?０．８?１．０??時(shí)間／ｓ??圖２不同時(shí)刻顆粒下落速度??Ｆｉｇ．?２?Ｄｒｏｐ?ｖｅｌｏｃｉｔｙ?ｏｆ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｉｍｅ??３．２算例二基坑臨空面滲漏??本算例考慮基坑開挖完成后還未澆筑底板時(shí)，由于降水坑內(nèi)外水位差較大，同時(shí)基坑圍護(hù)??結(jié)構(gòu)在臨近坑底處出現(xiàn)裂縫，水土在水力梯度作用下詢基坑臨空面滲漏，導(dǎo)致坑外土體流失從??而產(chǎn)生。地面沉降．??３．２．１數(shù)值建模??基于顆粒流軟件ＰＦＣ３Ｄ平臺(tái)建立基坑邊坡土體模型的基本流程如下．??第１歩采用ｗａｌｌ命令ｆｔ：成一個(gè)，Ｒ寸為６．０?ｍｘｌ．０．ｍｘ９．０?ｍ（長ｘ寬：ＪＳ商）．的樓型槽，在模??魁槽內(nèi)：按幾性接觸模襲生成裔度為６．５?ｍ，孔隙率為０．４的徽土爲(wèi)＊出體通過一系列球形顆粒??來模擬，對(duì)所有土顆粒施加重九在童力作用下顆粒沉積、固結(jié)，并達(dá)到平衡狀態(tài)．在砂土滅上??部按平行黏結(jié)點(diǎn)接觸模型生成高度為１．５?ｍ，孔隙率為

圖３碁坑開：挖ＰＦＣ樓麗??Ｆｉｇ．?３?ＰＦＣ?ｍｏｄｅｌ?ｆｏｒ?ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]土工問題的顆粒流數(shù)值模擬及應(yīng)用研究[D]. 羅勇.浙江大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3617072