MultiFracS的二维离散湿度-断裂耦合模型发表于EABA

【最新论文】Yan Chengzeng, Luo Zhiqiang, Zheng Yuchen, et al. A 2D discretemoisture diffusion model for simulating desiccation fracturing of soil. Engineering Analysis with BoundaryElements. 2022, 138:42-64.(SCI, IF=2.964)

土体干缩开裂是普遍存在的自然现象，其会影响雨水在土体中运移，对边坡及其他工程的稳定性产生不利影响。本文提出了一个简单的考虑裂缝对湿度运移影响的二维离散湿度扩散模型，并将该湿度扩散模型与FDEM力学断裂计算结合，构建湿度扩散-断裂耦合模型对土体干缩开裂进行模拟。该模型在GPU并行多物理断裂分析软件MultiFracS中实现。论文首先分别验证了考虑裂缝对湿度扩散影响的二维离散湿度扩散模型处理连续介质、含不透水裂缝的介质以及透水裂缝介质湿度扩散问题的正确性。通过参数敏感性分析，给出了未断裂节理单元换湿系数的取值原则。最后，将该考虑裂缝对湿度扩散影响的二维离散湿度扩散模型与FDEM力学断裂计算结合，构建湿度扩散-断裂耦合模型。利用该湿度扩散-断裂耦合模型对典型的收缩变形和应力问题以及室内土体干缩开裂问题进行了研究。研究表明，模拟结果和解析解或已有文献结果保持较好的一致性，验证了本文的考虑裂缝对湿度扩散影响的离散湿度扩散模型的有效性以及湿度扩散-断裂耦合模型处理收缩变形和应力问题及土体干缩开裂问题的有效性。本文提出的方法，可为研究土体干缩开裂问题提供有力的求解工具。

图1.土体干缩湿度及裂缝演化。