城市浅层土体水热耦合数值模拟分析

寇玉冬¹，张利伟²

摘　要：浅层土体内的水热耦合作用会带来一些工程地质问题，关乎城市安全建设。为探究浅层土体内的水热耦合过程和规律，基于前人试验成果，本文改进了 MatDEM 程序，建立了二维离散元水热耦合模型并进行数值分析。最后在模型中讨论了水温和土体渗透性对温度场的影响。研究结果表明：①模拟值和文献监测值的平均 RMSE、R²、Re 分别为 1.65 ℃、0.80、3.95%，较好地模拟了水热耦合过程中的温度场分布；②水温增加，土体升温速率成倍提高；不同渗透性差异的砂土互层中，土体温度场的分布形式存在很大区别。该工作可为其他工况下的多场耦合数值模拟提供参考和借鉴。

关键词：浅层土体；MatDEM；水热耦合；数值模拟

图2 土结构模型

图3 PT100 通道 19-27 (a) 浅部、(b) 深部监测点的监测值与模拟值对比关系

图4 PT100 通道 10-18 (a) 浅部、(b) 深部监测点的监测值与模拟值对比关系

图5 不同时刻的模拟温度场分布

图6 模拟的土体升温曲线

寇玉冬,张利伟.城市浅层土体水热耦合数值模拟分析[J].工程与建设,2024,38(06):1249-1252+1257.