瞬态地下水分析(Transient Groundwater Analysis)

1 引言

渗流分析有两种类型：稳态流(Steady-State Seepage)和瞬态流(Transient Seepage)。稳态渗流分析用于确定不随时间变化的长期或平衡地下水(孔隙压力)条件。然而在许多情况下，边界条件和孔隙压力随时间而变化，渗流可能需要很长时间才能达到稳定状态。在这种情况下，使用瞬态地下水渗流分析(Transient Groundwater Analysis)来确定随时间变化的孔隙压力变化及其对边坡稳定性的影响。

本文概述了瞬态地下水分析的基本流程，侧重于瞬态阶段和水力性质的设置，以此作为尾矿坝瞬态渗流稳定性分析的基础。

2 项目设置

在项目设置中，首要需要确定时间单位和渗透单位，依据问题分析的规模时间单位选择"month"，渗透单位选择"meters/second"。地下水方法选择“Steady State FEA”，我们使用稳态有限元方法作为地下水分析的初始状态。在"Advanced"栏内选择"Transient Groundwater"，如果不选择这项，无法进行瞬态流分析。

接着在"Transient"面板内定义5个地下水阶段，也可以通过单击对话框右边缘的"按日期定义"按钮来定义日历日期，时间将根据指定的日期自动计算。

项目设置完成后，模型视图底部的选项卡除了默认的边坡稳定性模式外，稳态和瞬态模式会立即添加到应用程序中。

3 离散化和网格划分

定义有限元渗流分析的边界条件之前，必须首先离散化并创建一个网格。首先转到"Steady State Groundwater"选项卡，从菜单中选择Mesh > Discretize and Mesh，使用默认的网格划分。未知的边界条件会自动加入到模型中。右击边界，可以弹出各种边界类型。

4.1 稳态地下水边界条件

在稳态地下水选项卡中，选择Mesh > Set Boundary Conditions，上游边界使用Total Head，堤坝的起始稳态条件指定为11m，下游边界Nodal Flow Rate, 输入0, 这样的边界条件与【渗流分析的输入参数(Seepage Analysis)】中的设置完全相同。取消选中应用于稳态和瞬态分析框，因为我们将应用不同的边界条件。

4.2 瞬态地下水边界条件

选择模型视图底部的“瞬态地下水”选项卡。上游的边界条件与稳态地下水的边界相同，下游的边界条件选择未知。