设置初始孔隙压力(Pore Pressure)

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1 引言

地下水对模型的影响有两种方式：一种是只考虑静态孔隙压力(Pore Pressures)，另一种是考虑地下水流动的水-力相互作用。下面仅讨论前者，即静态孔隙压力，单元内的孔隙压力用来计算有效应力，确定单元是否破坏，孔隙压力以相同的命令分配给节理的接触。节理的有效法向应力用来确定接触是否破坏，这意味着不考虑水的流动，即不使用下面两个命令：

  model configure fluid onmodel configure matrixflow

而仅使用下面三个命令：

  block gridpoint initialize pore-pressureblock insitu pore-pressureblock water table

如果考虑地下水，则假定材料始终是饱和的，不存在非饱和流，水位以上的孔隙压力为0。

2 gridpoint初始化

孔隙压力只能在网格点(gridpoint)上定义，使用命令：

  block gridpoint initialize pore-pressure

单元的孔隙压力是单元4个网格点孔隙压力的平均值。

3 insitu初始化

可以使用block insitu pore-pressure命令定义初始的孔隙压力(Pore pressures)。gradient关键字定义变化的孔隙压力。与应力初始化一样，设定的值是原点(0,0,0)的孔隙压力，梯度是指在单位长度上孔隙压力的变化。

  block insitu pore-pressure 1e6 gradient 0 0 9810

4 water初始化

也可以用block water设定孔隙压力，根据水位的位置、给定的流体密度和重力自动计算孔隙压力。水位可以定义为一个平面，也可以定义为一个几何曲面(一组多边形组成的面,如dxf文件)。该命令为所有水位以下的块体和接触分配孔隙水压力，然后以有效应力方式计算单元破坏。在使用这个命令之前，必须定义重力(model gravity 0 0 -9.81)，孔隙压力梯度由重力矢量的方向决定。

  model newmodel random 10000 block create brick 0,100  0,100  0,100block cut joint-set dip 60 dip-direction 90 spacing 15block zone generate edgelength 10model gravity 0 0 -9.81block water density 1000block water plane normal 0.17,0,0.98 origin 50,50,90

孔隙压力不受单元体积变化的影响，当使用WATER命令时，地下水位以上的单元需要使用干密度，而地下水位以下的单元需要使用饱和密度。block water的关键字有：clear, density, list, set, skip和plane。此外，block water density 1000与block fluid property density 1000的作用相同：

model solve ratio 1e-7block gridpoint initialize displacement 0 0 0block fluid property density 1000.0block water plane origin 0 0 10 normal 0 0 1model solve

5 参考

(1) 3DEC Pore Pressure and Effective Stress【检查和评价土的有效应力(Evaluate the effective stress of soil)】

(2) 3DEC Matrix Fluid Flow【Itasca软件运行异常中断的原因及解决方法】

(3) 3DEC Specifying Initial Pore Pressure【苏里南Rosebel矿的边坡稳定性(紫金矿业的新购矿山)】

(4) block water command

(5) 3DEC Fluid-Mechanical Interaction【秘鲁暴雨诱发的滑坡(Peru landslide)造成重大损失 | Fluid-Mechanical Interaction】

来源：计算岩土力学