基于单元的孔隙压力 (Zone-Based Pore Pressure)

文摘   教育培训   2024-08-20 11:00   内蒙古  

1. 引言

FLAC3D 允使用 FISH 设置基于单元的孔隙压力(zone-based pore pressures),从而可以从外部源快速导入孔隙压力,此功能对于计算由于孔隙压力变化而导致的模型力学变化非常有用,而无需激活体流计算。本文简要讨论了基于单元的孔隙压力的计算方法,特别强调了FLAC3D最新版本的变化。

2. 设置

(1) 要使用基于单元的孔隙压力,必须为流体计算配置 FLAC3D [model configure fluid-flow],并且必须将流体流量计算设置为关闭[model fluid active off]。在最新的FLAC3D版本中,由于使用了隐式算法,流体流量计算已经自动设置为关闭状态,因此不需要执行这个命令,在7.0中还必须使用这条命令。
(2) 基于单元的孔隙压力存储在“fluid-zone”中,由[zone fluid zone-based-pp on]命令启用。 
(3) zone.pp FISH 函数用于检索孔隙压力并将zone.pp分配给单元,FLAC3D 跟踪分配给某个单元的最后两个孔隙压力,从而可以计算孔隙压力变化。如果先前将zone fluid zone-based-pp设置为关闭,则基于单元的孔隙压力不会用于初始化基于网格点的孔隙压力.

3. 优点

使用基于单元的孔隙压力具有如下优点:
(1) 快速导入孔隙压力:基于单元区域的孔隙压力可以快速分配外部来源的孔隙压力,从而促进高效的模型设置和调整。
(2) 无需流体流算:此功能可以对孔隙压力效应进行模拟,而无需激活流体流计算,这可以简化计算过程并减少模拟时间。
(3) 对应力计算的直接影响:基于单元的孔隙压力的变化直接影响模型中的有效应力,从而可以更准确地表示不同孔隙压力条件下的力学行为。
(4) Biot 系数利用:Biot 系数的实施可以真实模拟孔隙压力变化如何影响材料周围的力学性能。

(5) 独立于流体特性:基于单元的孔隙压力不需要指定流体特性(例如孔隙度和渗透率),从而可以更轻松地对这些特性可能未明确定义或不是分析重点的场景进行模拟。

(6) 与各种本构模型的兼容性:此功能可以与不同的力学模型集成,包括弹性和塑性模型,增强其在各种岩土工程场景中的适用性。

(7) 易于可视化通过 FLAC3D 的绘图功能,可以轻松地可视化和分析基于单元的孔隙压力,从而使用户能够评估整个模型中孔隙压力的分布和影响。

(8) 跟踪随时间的变化存储和跟踪孔隙压力随时间变化的能力有助于理解所研究系统的动态行为,特别是在瞬态分析中。


4. 应用

下面的例子演示了基于单元的孔隙压力的应用。注意,这个例子需要在FLAC3D 9.1版本运行。
model new
model large-strain off
model configure fluid-flow
zone create brick size 2 2 2 point 1 (1 0 0) point 2 (0 1 0) point 3 (0 0 1)
zone face skin
zone face apply velocity-normal 0 range group 'Top' not
; mechanical model
zone cmodel assign elastic
zone property density 1.0 bulk 400 shear 300
model gravity 1
zone fluid zone-based-pp on
program call 'fishFunctions' suppress

[loadpp('basept.dat')]

[loadpp('updatept.dat')]

model solve-static
; store zone-based pp to zone extra
[zone.extra(::zone.list,1) ::= zone.pp(::zone.list)]
model save 'zonebased'
program return

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