多材料介质中无压渗流问题的离散元求解

摘要

为了更好地模拟多材料介质无压渗流问题，提出了一种基于颗粒离散元的离散颗粒渗流模型（discrete seepage element model,DSEM）。该模型将连续介质离散化为密集堆积的颗粒系统，赋予颗粒流体性质，并通过颗粒间压力差模拟渗流过程。DSEM模型能够自动计算自由面位置和水头分布，无须预设自由面位置。为了验证DSEM模型的有效性，首先，模拟了土坝渗流问题，模拟结果与室内模型试验结果一致。随后，模拟了双材料矩形坝和分层土体渗流问题，并与其他数值方法进行比较，证明了DSEM在多种材料问题中的有效性。最后，将DSEM应用于分区梯形坝的渗流问题，成功计算了不同渗透系数下的自由面位置。研究结果表明，DSEM模型适用于多材料介质的无压渗流问题，为工程渗流问题提供了一种新的有效计算方法。

关键词

离散元 / 无压渗流 / 自由面 / 多层材料介质