[发明专利]一种用液固两相介质模拟库底淤沙的分析方法

摘要

本发明涉及一种用液固两相介质模拟库底淤沙的分析方法，属土木工程力学分析领域。本发明首先在液固两相介质中截取一微元体，取该微元体一截面进行受力分析；写出任一时刻该饱和液固两相介质淤沙微元体的运动平衡方程组；再写出饱和液固两相介质淤沙微元体的总应力、有效应力和孔隙水压力之间的关系模型；建立渗流连续方程；描述应变与位移之间的几何关系，以及应力与应变之间的物理方程；求解在动荷载作用下，孔隙介质中各结点上所产生的位移和孔隙水压力，将淤沙分别视为弹性和弹塑性材料，通过建立大坝-库水-淤沙-地基有限元模型。本发明将淤沙模拟为饱和两相介质能够体现淤沙在动荷载的作用下体现非线性，以准确反映孔隙介质的动力特性。

主权项

一种用液固两相介质模拟库底淤沙的分析方法，其特征在于：所述用液固两相介质模拟库底淤沙的分析方法的具体步骤如下：Step1、将库底淤沙视为饱和液固两相介质，并在其中截取一微元体，该微元体为固体骨架和孔隙流体组成的多孔介质淤沙的微小体积，取该微元体的一截面进行受力分析；Step2、当在动荷载作用下，写出任一时刻该饱和液固两相介质淤沙微元体的运动平衡方程组；Step3、再写出饱和液固两相介质淤沙微元体的总应力、有效应力和孔隙水压力之间的关系模型；总应力为有效应力与孔隙水压力之和；Step4、建立渗流连续方程；由于流体在孔隙介质中流动过程中，其质量保持守恒，流体所截取微元体在一段时间内，单位孔隙体积中孔隙水流的变化量应等于固体体积的压缩量，从而建立渗流连续方程；Step5、根据弹性力学原理，描述应变与位移之间的几何关系，以及应力与应变之间的物理方程；Step6、再计算得到饱和孔隙介质淤沙在动荷载作用下液相孔隙水压力产生、扩散和消散过程的三维动力基本方程组，求解该方程组即可得到在动荷载作用下，孔隙介质中各结点上所产生的位移和孔隙水压力；Step7、结合在动荷载作用下，孔隙介质中各结点上所产生的位移和孔隙水压力，将淤沙分别视为弹性和弹塑性材料，通过建立大坝‑库水‑淤沙‑地基有限元模型。