Содержание
Тип задачи:
Гидравлические условия. Элемент Колодец (Well)
Тип верифицируемых КЭ:
15-узловые элементы грунта (PLAXIS 2D)
10-узловые элементы грунта (PLAXIS 3D)
Этот пример проверяет правильность реализации принципов потока грунтовых вод в PLAXIS. Моделируется грунтовая колонна с колодцем внутри. В условиях постоянной инфильтрации в PLAXIS рассчитывается суммарный расход с верхней границы грунта.
В PLAXIS 2D изучается плоско-деформированная модель с 15-узловыми элементами. Геометрия модели представлена на рис. 1. Колонка грунта размерами 1 м х 2 м, колодец длиной 0,1 м находится вертикально по центру. Опция просачивания (infiltration option) используется для того, чтобы сымитировать гидравлическое состояние, при котором вода просачивается в почву. Расход колодца $Q_{well}$ устанавливается равным 1 м³/сут/м. Уровень воды (phreatic level) устанавливается на верхней границе модели для создания полностью водонасыщенных условий. Все границы потока грунтовых вод, за исключением верхней границы, устанавливаются закрытыми (Closed) (непроницаемыми). Верхняя граница модели устанавливается как Seepage (просачивание/открытая), поэтому отток может происходить только через эту границу.
В PLAXIS 3D используется та же модель, что и описанная выше, расширенная на 1 м в $y$-направлении. На рис. 2 показана геометрия модели и принятые граничные условия потока грунтовых вод. Колодец не виден, так как он помещен внутри колонки грунта. Расход устанавливается равным 1 м³/сут.
Грунт моделируется как дренированный (Drained), линейно-упругий (Linear elastic). Водопроницаемость $k$ равна 1 м/сут в каждом направлении. Остальные параметры материала:
Грунт: Linear elastic Drained $E'$ = 1 кН/м² $k$ = 1 м/сут
В PLAXIS 2D и в PLAXIS 3D используется коэффициент загрубления (Coarseness factor), равный 0,1 для измельчения сетки на верхней границе модели. Линия, представляющая собой Колодец, измельчается с помощью такого же коэффициента (0,1). В PLAXIS 2D для распределения элементов (Element distribution) выбирается опция Medium. В PLAXIS 3D для распределения элементов выбирается опция Very coarse. Сгенерированная сетка показана на рис. 1 и рис. 2 для PLAXIS 2D и PLAXIS 3D, соответственно.
Расчеты выполняются с использованием типа расчета Flow only на нулевой фазе. Колодец активируется, и граничные условия потока грунтовых вод устанавливаются, как описано выше.
Рис. 1. Геометрия модели, сгенерированная сетка и границы фильтрации грунтовых вод (PLAXIS 2D)