LỚP BỒI DƯỠNG NGẮN HẠN Ketcau.com
Nội dung
GiỚI THIỆU PLAXFLOW
TS. Nguyễn Hồng Nam
• Giới thiệu PlaxFlow • Các đặc điểm chung • Áp dụng • Bài toán ví dụ • Kết luận
Hà Nội, 1-2007
1
2
PLAXIS FINITE ELEMENT CODES
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Giới thiệu PlaxFlow
Đặc điểm chung
• PlaxFlow là phần mềm độc lập phân tích dòng thấm phẳng
bão hoà/không bão hoà, ổn định và không ổn định
• PlaxFlow sử dụng mô hình Van Genuchten và Mô hình van Genuchten gần đúng cho dòng thấm qua đất (không) bão hoà
• Có thể tích hợp đầy đủ với Plaxis version 8 để phân tích
• Mô hình vật liệu: được định nghĩa theo 3 hệ thống phân loại đất phổ
ứng suất và biến dạng (dòng thấm ổn định)
biến Hypes (châu Âu), USDA(Mỹ) và Staring (Hà Lan).
• Do công ty Plaxis phát triển (2002).
• Các điều kiện biên phong phú: cột nước, biên đóng, lưu lượng vào,
ra, lượng mưa.
• Điều kiện biên thay đổi thời gian • Các thiết bị tiêu nước, giếng giảm áp, tường chống thấm • Kết quả: trường dòng thấm, áp suất lỗ rỗng, cột nước, độ bão hoà
3
4
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Mô hình van Genuchten
Mô hình van Genuchten
• Dòng chảy trong môi trường rỗng được mô phỏng theo định luật
Darcy
dy
+
qy
Phương trình dòng thấm không ổn định, không bão hoà q ∂ y ∂
q
∂
y
φ −=
q
k
−=
q
k
−=
y
y
x
x
dx
+
c
Q
+
+
=
qx
xq
p wγ
φ ∂ x ∂
q ∂ x ∂
∂ φ y ∂
y y
q ∂ x x ∂
∂
∂ φ t ∂
dS
( φ ) p
c
c
n
=
+
sat
yq
gn
gn gn
d φ p ( S +
− 1 )
residu
sat
residu
a
S
=
e
)( KS
kK =
rel
sat
( (1) + SS − residu S S −
sat
2
1 −
• qx, qy: lưu lượng đơn vị theo phương x,y • kx, ky: hệ số thấm theo phương x,y • φ: cột nước tổng • y: cao độ vị trí • p: ứng suất chất lỏng (p<0 đối với áp suất nén) • γw: trọng lượng riêng của chất lỏng
g n g
n
g g
n 1 −
n
1
S
k
S )(
(
S
−
−
=
e
rel
e
5
6
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
gt 1)
residu
| S ) S S | g = − φ p ( φ p
1
Mô hình van Genuchten gần đúng
Mô hình van Genuchten
7
8
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Ngân hàng dữ liệu vật liệu
Ngân hàng dữ liệu vật liệu
• Standard (Số liệu chuẩn): mô hình van Genuchten gần đúng cho các vật liệu Hypres
Dữ liệu vật liệu
• Hypres (Hydraulic Properties of European Soil: Các đặc tính thuỷ lực của đất châu Âu): hệ thống phân loại đất quốc tế
• USDA (United State
Standard Hypres
USDA
Staring
(Mỹ) (châu Âu)
Department of Agriculture: Bộ nông nghiệp Mỹ): hệ thống phân loại đất quốc tế
• Staring: Hệ thống phân loại đất
Hà Lan
9
10
(Hà Lan)
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Các hệ thống phân loại đất dựa vào thành phần hạt
Điều kiện biên
Biên mưa
11
12
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
1) Mực nước 2) Lưu lượng vào 3) Lưu lượng ra 4) Biên đóng 5) Cột nước 6) Giếng giảm áp 7) Vật thoát nước 8) Tường chống thấm
2
Thấm xung quanh tường cừ
Tương tác Plaxflow-Plaxis V8
Dòng thấm trong Plaxis Version 8: - dòng thấm ổn định - chỉ là mô hình tuyến tính đơn giản Dòng ổn định không thích hợp khi mô phỏng thấm trong các trường hợp sau:
13
14
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
- Thay đổi mực nước (sông, thuỷ triều) - Các hố đào khô trong thời gian xây dựng ngắn - Bão hoà do mưa hoặc giảm bão hoà do bốc hơi bề mặt gây ra (cid:198) Có thể sử dụng kết quả tính theo PlaxFlow trong phân tích sử dụng Plaxis 8.
Tương tác Plaxflow-Plaxis V8
Tương tác Plaxis-PlaxFlow
Thấm không ổn định, thời đoạn >0
Thấm ổn định, x/đ các đ/k mực nước trong giai đoạn xây dựng
Thủ tục tiến hành: • Thiết lập bài toán trong Plaxis V. 8 (không phải trong PlaxFlow) • Nhập các dữ liệu hình học và điều kiện ban đầu • Trong phần tính toán, xác định một giai đoạn tính toán mới • Thiết lập thời đoạn (Chỉ cho phân tích dòng không ổn định!) • Định nghĩa các giai đoạn xây dựng • Xác định các điều kiện mực nước ngầm, sử dụng nút “GW Flow”(cid:198) PlaxFlow xuất hiện • Áp lực lỗ rỗng được tính trực tiếp trong PlaxFlow, hoặc được tính sau
Thấm không ổn định, xác định đ/k mực nước trong PlaxFlow
Thấm không ổn định áp dụng với tính toán dẻo và cố kết
15
16
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
trong phần phân tích biến dạng. • Kiểm tra kết quả tính toán
Bài toán ví dụ PlaxFlow-Plaxis 8
Kết quả tính theo PlaxFlow
• Áp lực lỗ rỗng • Trường dòng • Cột nước • Độ bão hoà • Đồ thị, bảng biểu • Các mặt cắt tính toán • Phim
17
18
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Phân tích ổn định hồ chứa trong các trường hợp sau: • mực nước hồ cao • Sau khi rút nhanh mực nước hồ • Sau khi rút chậm mực nước • mực nước hồ thấp Cần phân tích kết hợp PlaxFlow-Plaxis 8
3
Hệ số an toàn ổn định theo giai đoạn
Phân bố áp lực nuớc lỗ rỗng
Sum-Msf
Chart 2
1.8
Curve 1 SF at high reservoir level (1.7)
1.6
SF at low reservoir level (1.6)
SF after slow draw down (1.5)
1.4
1.2
1
SF after rapid draw down (unstable)
0.8
0
1
2
3
4
5
|U| [m]
19
20
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
PlaxFlow Input
Khởi động PlaxFlow
21
22
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Toolbar (thanh công cụ)
Thực hành PlaxFlow
Phân tích dòng thấm dưới mũi tường cừ
23
24
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
4
Bài toán hố đào ven sông
Mô hình bài toán
Phần tử đường đặc biệt (không thấm) Bài toán:
25
26
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
- Biến dạng phẳng Sơ đồ bài toán - Đối xứng
Mô hình vật liệu
Sơ đồ hình học
Thiết lập tổng hợp
(22,20) (32,20) (0,20) Nút Screen
(22,17) (32,17) Đất sét (22,13) (32,13) (32,10) (0,10) Nút Well (20,8)
27
28 (32,0)
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Đất cát (22,5)
(0,0) Nguyễn Hồng Nam, 2007
Gán vật liệu sét cho lớp đất phía trên
Nhập chỉ tiêu cơ lý lớp đất sét
Kéo và thả vào lớp đất phía trên
29
30
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
sét
5
Nhập số liệu lớp cát
Gán vật liệu cát cho lớp đất phía dưới
Kéo và thả vào lớp đất phía dưới
31
32
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
cát
Tạo lưới phần tử hữu hạn
Điều kiện ban đầu
33
34
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Đào lớp đất thứ 1
Đào lớp đất thứ 2
35
36
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
6
Giai đoạn 3
Kết quả tính toán giai đoạn 1
37
38
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Kết quả tính toán giai đoạn 2
Kết quả tính toán giai đoạn 3
39
40
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Nguyễn Hồng Nam, 2007
Kết luận
41
Nguyễn Hồng Nam, 2007
• PlaxFlow là phần mềm phân tích dòng thấm 2 chiều thuận tiện • Tương tác đầy đủ với Plaxis 8 • Được áp dụng rộng rãi trong ngành Địa kỹ thuât và Thủy văn
