防渗墙或止水帷幕之类的“挡水结构”建模分析

大家好，我是马路寒。

照例，先来5毛钱的劈情操时间~上期发了基坑桩锚支护的二维分析，感兴趣的朋友点这里：二维基坑桩锚支护分析

昨儿跟一位工程师朋友交流了止水帷幕在数值模拟建模的时候怎么处理。

其实这个问题，用软件做分析的人，问的还挺多的~一直没敢动手写，是因为，教会徒弟，饿死师傅，哈哈哈，涉及到水分析的问题确实比较复杂，而且我这里应用的较少，也没有太深入研究过，所以一直没下手~

不过既然感兴趣的人比较多，今天就来“交流交流”~

我是正文分割线

NO.15 防渗墙或挡水结构的有限元分析设置

防渗墙或挡水结构，主要在分析模型中考虑“水位变化且考虑渗流过程时候”，使用。

常见的模拟方式无非两种：

1 根据作用原理使用计算单元类型，也即界面接触单元来实现。

2 直接将挡水结构建立出来；

来看第一种：

这种是最常见的方式，根据原理，剥离表象，直接考虑止水帷幕的“止水”作用既可。这种方式常见于止水帷幕附着于挡土结构或围护结构上，且止水帷幕的深度，与挡土结构或围护结构的深度是一致的。

所以建模分析的时候，只需要按照步骤，首先建立挡土结构，挡土结构可以是梁单元，也可以是板单元，也可以实体单元，然后在挡土结构上添加界面单元即可。

如果挡土结构使用是梁单元，例如，二维基坑模型中的围护桩，则选择“线”界面单元，注意：这里不能使用桩/桩端单元。

如果挡土结构或围护结构是板单元，例如基坑工程中常使用的排桩，通过刚度等效，在模拟时使用板单元模拟，则选择“面界面”，且，此时应选择从法向（通常是法向）添加，不能选择“双面”。

如果模型中的挡土结构或围护结构是直接按照实际状态建立出来，在二维模型中用平面应变单元模拟，在三维模型中使用实体单元模拟，则，此时，需要根据止水帷幕的位置，选择挡土结构或围护结构对应的网格组的某些位置，添加线界面或面界面单元。

这种是很常见的使用方式。

但是，存在一定的应用局限性。常见的以下2种情况不适合：

1）止水帷幕深度与围护结构或挡土结构的深度不一样；

2）相同位置，存在两种结构。比如开头提问的这位工程师遇到的问题。地铁基坑开挖降水，需要在围护结构上建立止水帷幕，围护结构可以正常使用板单元建模，但坑内要做车站主体结构，主体结构也使用板单元建模。在分析模型中，出于建模需要，主体结构和止水帷幕通常，二者处于同一位置。而软件分析时，同一位置析取两次板单元，在分析时大多时候是会出错的（少部分不出错的情况，是围护结构和主体结构不同时出现在一个分析工况中），而且不能再建立界面单元来模拟止水效果了。

这种情况，需要用到第2种模拟。

第2种情况：

这种直接建立出止水帷幕的情况，可以不受限于止水帷幕的形态，无论长得多奇怪，都可以直接建立出来。

这种情况，只需要建模的时候有一定的基础建模技巧即可完成。

需要格外注意有2点:

1）使用这种方式模拟时，止水帷幕的材料，需要勾选“□结构”，注意，不能仅仅通过设置材料的渗透系数为0来实现隔水效果。

2）止水帷幕在阻断渗流的方向上，必须至少存在1个中间节点。

所以像开头这位工程师朋友提的问题，就可以采用以下方式来进行啦，止水帷幕就可以直接建立在板单元上就可以了。

好了~这就是今天的内容啦~