上海大学学报(自然科学版) ›› 2020, Vol. 26 ›› Issue (5): 842-852.doi: 10.12066/j.issn.1007-2861.2093
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LI Xiaojiao, LU Ye(), WU Yajun
摘要:
城市地面沉降的主要原因之一是地下水渗流, 有限元方法难以揭示地面沉降的细观机制, 而能够揭示细观机制的离散元方法 (discrete element method, DEM) 却难以建立具有复杂形状的流场模型. 基于 DEM 和计算流体动力学 (computational fluid dynamics, CFD) 耦合原理, 借助 DEM 程序 PFC3D 与 CFD 程序 Fluent, 实现了基于颗粒细观的流固耦合计算. 通过建立单颗粒沉降、 基坑临空面渗漏、河道边坡渗流 3 个算例验证了 CFD-DEM 方法的正确性与可行性. 模拟结果表明, 这种 CFD-DEM 方法可从细观角度展现渗流引起地面沉降的整个动态过程, 也可实现对各种复杂形状流场的模拟求解计算. 在渗流作用下土体稳定性发生变化, 土颗粒运动造成土体流失, 最终形成地面沉降. 此外, 水力梯度越大, 地表沉降值越大, 从土体细观角度展现了渗流作用下地面沉降的整个动态过程, 可对相应城市地质病害防治进行机理研究.
中图分类号: