Расчет установившейся и неустановившейся фильтрации грунтовых вод в midas GTS

1. [1/28]
Bridging Your Innovations to Realities
midas GTS
Расчет фильтрации грунтовых вод

2. [2/28]
midas GTS. Расчет фильтрации грунтовых вод
1. Введение
2. Типы расчетов
3. Функции в расчете фильтрации
4. Граничные условия
5. Сферы применения
6. Результаты
7. Примеры расчетов
GTS

3. [3/28]
Расчет фильтрации используется для моделирования течения грунтовых
вод
Два типа расчета
• Установившаяся фильтрация (Steady State) – решение, не зависящее от
времени
• Неустановившаяся фильтрация (Transient State) – решение, зависящее
от времени (изменение граничных условий)
Поток подчиняется закону Дарси (как в насыщенных, так и в
ненасыщенных грунтах)
u = KI , где u – скорость фильтрации,
k – коэффициент фильтрации
I – градиент напора
Расчеты могут выполняться в двухмерной и трехмерной постановках
Введение

4. [4/28]
Установившаяся фильтрация (Steady State) – моделирование потока в
равновесном состоянии (граничные условия не изменяются с течением
времени)
Неустановившаяся фильтрация (Transient State) – моделирование
потока при изменении гидравлических граничных условий
• Необходима функция, описывающая изменение проницаемости в за
висимости от давления
• Функция может быть задана как изменение степени насыщения в
зависимости от давления
• Необходимо задать временные шаги для расчета
Связный расчет – расчеты, совмещенные с расчетом фильтрации
• Выполняется расчет фильтрации и необходимый расчет
• Используется для определения устойчивости конструкций
• Результаты включают в себя напряжения в грунте и поровое
давление
Типы расчетов

5. [5/28]
Изменение насыщенности и содержания воды учитывается с помощью
функции ненасыщенных свойств (Unsaturated Property Function)
• Зависимость между насыщенностью и давлением описывается с
помощью коэффициента Гарднера и фронтальной функцией
(Frontal function)
• Зависимость между насыщением и поровым давлением
описывается с помощью функции Ван Генухтена
Гидравлическая проводимость учитывается с помощью задания
соответствующих коэффициентов по координатным осям
В расчете задаются функции, описывающие изменение граничных
условий во времени (давления/потока)
Функции в расчете фильтрации

6. [6/28]
Функции в расчете фильтрации

7. [7/28]
Функции в расчете фильтрации

8. [8/28]
H – пьезометрический напор
k – коэффициент проницаемости грунта
Q – расход
– влагосодержание
t – время
Граничные условия, описывающие поровое давление или условия
истечения, в контексте расчёта фильтрации – гидравлические
граничные условия
Гидравлические граничные условия
• Nodal Head – узловое давление
• Seepage Face – поверхность фильтрации  водные границы
• Flux (Nodal/Surface) – поток (узловой/поверхностный)  граница с питанием
• Ground Water Table – таблица с данными о грунтовых водах
• No flow – непроницаемая граница
Функции от времени используются для учета изменения давления или
потока
Граничные условия

9. [9/28]
Закрытый для потока контур – фильтрация вокруг шпунтовой стенки
Сферы применения
Поле напора для закрытого контура

10. [10/28]
Поиск формы свободной поверхности
Сферы применения
Векторное поле скоростей потока
Инфильтрация
Фреатическая
поверхность
Поток в дамбе
Инфильтрация через верх насыпи

11. [11/28]
Источники и водостоки – моделируются с помощью узлового потока
Наполнение водохранилища и аварийный сброс воды в расчете плотин и дамб
Сферы применения
Поверхность
высачивания
Первоначальный УВ
Первоначальная
фреатическая
поверхность
Таблица с данными об изменении уровня воды для случая сброса
Окончательная
фреатическая
поверхность

12. [12/28]
Результаты, которые могут быть получены:
• Flow rate – скорость истечения
• total & pore pressure head – пьезометрический напор и пьезометрическая высота (высота давления)
• pore pressure – гидростатическое давление
• velocity – скорость потока
• hydraulic gradients – гидравлический градиент
• hydraulic conductivity – гидравлическая проводимость
• water content – содержание воды
Контуры пьезометрического напора позволяют получить эквипотенциальные
линии.
Линии тока могут сгенерированы для любого узла на любой стадии
Результаты
Эквипотенциальные линии (представлены полем пьезометрического напора) с линиями тока

13. [13/28]
www.midasit.ru
Николай Донец
CAE Technical Consultant
Технические вопросы: rusupport@midasit.com
Общие вопросы: info@midasit.com