Шлам (1) на слабопроницаемом грунтовом основании (3) подперт дамбой из дренирующего грунта (2). Варианты могут быть и другими, важно наличие противофильтрационного экрана.
Расчетная схема
Оценить, как будет фильтроваться жидкость из шлама через дамбу, в том числе при наличии экрана и при его повреждении.
<aside> 💡 Напомним, что водонепроницаемым элементом в МКЭ является интерфейс — специальный элемент, разъединяющий узлы сетки и имеющий параметры проницаемости: непроницаемый, частично проницаемый (с регулировкой) и полностью проницаемый.
</aside>
Для начала рассмотрим обычный расчет стационарной фильтрации через дамбу. Для этого потребовалось задать в шламе (слева) и в грунтовом основании (справа) УГВ и выполнить расчет стационарной фильтрации.
Без экрана будет получена стандартная картина установившегося движения воды:
Пример расчета стационарной фильтрации без противофильтрационного экрана
Однако в тех случаях, когда на дамбу со стороны шлам должен быть уложен противофильтрационный экран, последовательность остается прежней, только в соответствующем месте активируется интерфейс с активным поведением в расчете фильтрации (водонепроницаемость).
Активный интерфейс — водонепроницаемый элемент
<aside> 💡 Обычно в качестве тонкого экрана используются полимерные пленки, а в последнее время и геомембраны. Существует много различных геомембран, обладающих самыми разными свойствами.
Отметим, что моделировать в данной задаче мембрану с помощью элемента geogrid нет необходимости. Следует разделять решаемые задачи в зависимости от поставленной цели. Если требуется оценить влияние воды на основании решения фильтрационной задачи, то добавлять элементы, работающие не растяжение, не обязательно, это только перегружает схему и замедляет производительность расчетов.
Если задача стоит в оценке локальной устойчивости откоса — удержится ли «пирог» слоев на откосе заданной крутизны, — то в таком случае моделирование геомембраны может быть произведено с помощью того же интерфейса — для задания ему соответствующего трения; либо парой интерфейс+geogrid (моделирует геомембрану) для учета влияния геомембраны на смещения слоев.
См. также: Принцип решения задач локальной устойчивости слоёв (полигоны ТКО)
</aside>
Теперь рассмотрим вариант расчета фильтрации при наличии противофильтрационного экрана. Сразу следует сказать, что это ошибочный расчет. Разберемся почему.
<aside> 💡 Правильная постановка задачи: в шламе содержится вода, которая может вытекать из шлама и обводнять грунты основания и тела дамбы. Требуется оценить влияние этого обводнения.
</aside>
На первый взгляд, полученный результат может показаться подходящим: решение завершилось успешно, линия кривой депрессии нарисована:
Результат расчета стационарной фильтрации при наличии экрана
Но как получена эта линия поверхности воды?
Расчет выполнен на основании граничных условий, которые заданы с помощью линии УГВ. Это более привычный современному пользователю способ. Но он совершенно равнозначен и другому варианту — задать напоры на границах (Head).
