FLAC中的渗透率 (permeability ratio)

文摘   科技   2025-01-25 07:59   内蒙古  
1. 引言

permeability ratio[42项],中文可以直译为"渗透率",这个术语在不同学科(例如土壤学、水力学或石油地质力学)和不同场景下表达的含义不一样【著名的土物理学家van Genuchten入选2024年国家工程院 | 非饱和土力学SWCC】,在土力学和岩土工程中,当我们提及这个术语时,通常意指垂直渗透K2和水平渗透K1的比值,用来表示土渗透的各向异性。在实践中,这将会影响降水、地基设计和边坡稳定的策略。在一些工业标准的数值模拟软件中,如Slide2/Slide3、RS2/RS3和Plaxis2D/Plaxis3D,渗透率均意指垂直渗透率K2和水平渗透率K1的比值。然而,在Itasca软件,如FLAC2D/FLAC3D,permeability ratio代表着不同的含义。


2. FLAC中的 permeability ratio

在早期的FLAC技术文档中,偶然地会使用permeability ratio,可能是意识到与传统的渗透率概念字面上的冲突,现在不再显式地使用这个术语,不过在绘图中仍然在使用。现在FLAC中的渗透率使用permeability-saturation来表示,相应的命令为:

zone fluid permeability-saturation

这个命令用来指定单元的有效渗透如何随单元网格点的平均饱和度而变化,表示渗透率与表观饱和度的函数关系。这个命令有3个关键字:

2.1 恒定关系 constant

渗透率不会因饱和而改变。无论表观饱和度如何,渗透率都是常数1.0,即表观饱和度不降低渗透率。由于比排水量不会随着表观饱和度的降低而降低,因此应谨慎使用。

2.2 S 形关系 s-shape

渗透率乘以下面所示的函数。渗透率与表观饱和度的关系为:

它是渗透率和表观饱和度的正常数值尺度中的S形函数。如果渗透率为对数刻度,则它不会显示为 S 形。

2.3 表关系 table

渗透率乘以用户定义的表名sname,其中表的x值为平均单元饱和度,y值为渗透率乘以的值。线性插值是以渗透率的对数刻度(10为基数)为基础的。例如:

fish define kappa(a)  local tab = table.create('kappa')  loop local i (1,10)    local sat = i*0.1    table(tab,sat) = sat*(1-(1-sat^(1/a))^a)^2  end_loopend[kappa(0.336)]zone fluid permeability-saturation table 'kappa'
上述3个关键字的比较如下图所示。


3. 图形显示 permeability ratio

如上所述,尽管Itasca的技术文档不再显式使用permeability ratio,但在绘图中仍然使用。此外,通过右击图形,在View Modes菜单下的Query,能够查询任一单元的permeability ratio值。

4. 结束语

本文显示了FLAC中的渗透率 (permeability ratio)的概念和用法,它与通常岩土工程意指的渗透率不同,尽管字面上一样。Itasca正在努力回避使用这个术语,以permeability-saturation代之,但在绘图中仍然使用。在绘图选项中,除了permeability ratio外,其它与流体相关的图形显示选项还有:

(1) Effective Stress

(2) Fast Flow Balloon

(3) Fluid Biot Modulus

(4) Fluid Density

(5) Fluid Head

(6) Fluid Property

(7) Pore Pressure

(8) Satutation

(9) Wet Density

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