城市地面沉降的主要原因之一是地下水渗流,有限元方法难以揭示地面沉降的细观机制,而能够揭示细观机制的离散元方法(discrete element method,DEM)却难以建立具有复杂形状的流场模型.基于DEM和计算流体动力学(computational fluid dynam...城市地面沉降的主要原因之一是地下水渗流,有限元方法难以揭示地面沉降的细观机制,而能够揭示细观机制的离散元方法(discrete element method,DEM)却难以建立具有复杂形状的流场模型.基于DEM和计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)耦合原理,借助DEM程序PFC3D与CFD程序Fluent,实现了基于颗粒细观的流固耦合计算.通过建立单颗粒沉降、基坑临空面渗漏、河道边坡渗流3个算例验证了CFD-DEM方法的正确性与可行性.模拟结果表明,这种CFD-DEM方法可从细观角度展现渗流引起地面沉降的整个动态过程,也可实现对各种复杂形状流场的模拟求解计算.在渗流作用下土体稳定性发生变化,土颗粒运动造成土体流失,最终形成地面沉降.此外,水力梯度越大,地表沉降值越大,从土体细观角度展现了渗流作用下地面沉降的整个动态过程,可对相应城市地质病害防治进行机理研究.展开更多
文摘城市地面沉降的主要原因之一是地下水渗流,有限元方法难以揭示地面沉降的细观机制,而能够揭示细观机制的离散元方法(discrete element method,DEM)却难以建立具有复杂形状的流场模型.基于DEM和计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)耦合原理,借助DEM程序PFC3D与CFD程序Fluent,实现了基于颗粒细观的流固耦合计算.通过建立单颗粒沉降、基坑临空面渗漏、河道边坡渗流3个算例验证了CFD-DEM方法的正确性与可行性.模拟结果表明,这种CFD-DEM方法可从细观角度展现渗流引起地面沉降的整个动态过程,也可实现对各种复杂形状流场的模拟求解计算.在渗流作用下土体稳定性发生变化,土颗粒运动造成土体流失,最终形成地面沉降.此外,水力梯度越大,地表沉降值越大,从土体细观角度展现了渗流作用下地面沉降的整个动态过程,可对相应城市地质病害防治进行机理研究.
