Giới thiệu PlaxFlow

Nguyễn Hồng Nam, 2007 1 GiỚI THIỆU PLAXFLOW TS. Nguyễn Hồng Nam PLAXIS FINITE ELEMENT CODES Hà Nội, 1-2007 LỚP BỒI DƯỠNG NGẮN HẠN Ketcau.com Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 2 Nội dung • Giới thiệu PlaxFlow • Các đặc điểm chung • Áp dụng • Bài toán ví dụ • Kết luận Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 3 Giới thiệu PlaxFlow • PlaxFlow là phần mềm độc lập phân tích dòng thấm phẳng bão hoà/không bão hoà, ổn định và không ổn định • Có thể tích hợp đầy đủ với Plaxis version 8 để phân tích ứng suất và biến dạng (dòng thấm ổn định) • Do công ty Plaxis phát triển (2002). Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 4 Đặc điểm chung • PlaxFlow sử dụng mô hình Van Genuchten và Mô hình van Genuchten gần đúng cho dòng thấm qua đất (không) bão hoà • Mô hình vật liệu: được định nghĩa theo 3 hệ thống phân loại đất phổ biến Hypes (châu Âu), USDA(Mỹ) và Staring (Hà Lan). • Các điều kiện biên phong phú: cột nước, biên đóng, lưu lượng vào, ra, lượng mưa. • Điều kiện biên thay đổi thời gian • Các thiết bị tiêu nước, giếng giảm áp, tường chống thấm • Kết quả: trường dòng thấm, áp suất lỗ rỗng, cột nước, độ bão hoà Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 5 Các phương trình cơ bản của dòng thấm • qx, qy: lưu lượng đơn vị theo phương x,y • kx, ky: hệ số thấm theo phương x,y • φ: cột nước tổng • y: cao độ vị trí • p: ứng suất chất lỏng (p<0 đối với áp suất nén) • γw: trọng lượng riêng của chất lỏng x kq xx ∂ ∂−= φ py wγφ −= y kq yy ∂ ∂−= φ p w p γφ −= dx x qqx ∂ ∂+ xq dy y qqy ∂ ∂+ yq Q t c y q x q yx =∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ φ p p sat d dS ncc φ φ )(+= satrel KSkK )(= Dòng chảy trong môi trường rỗng được mô phỏng theo định luật Darcy Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 6 Mô hình van Genuchten Đất cát ( )  −+−+= gngngnparesidusatresidup gSSSS 1||(1)()( φφ residusat residu e SS SSS − −= 21 111)()(            −−=     −     − n n n n g g g g e gt erel SSSk Ssat=1.0, Sresidu=0.027, ga=2.24m-1, gt=0.0, gn=2.286 Đất cát Ssat=1.0, Sresidu=0.027, ga=2.24m-1, gt=0.0, gn=2.286 Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 7 Mô hình van Genuchten Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 8 Mô hình van Genuchten gần đúng φpk: cột nước áp suất khi krel=10-4. Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 9 Mô hình van Genuchten gần đúng Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 10 Ngân hàng dữ liệu vật liệu • Standard (Số liệu chuẩn): mô hình van Genuchten gần đúng cho các vật liệu Hypres • Hypres (Hydraulic Properties of European Soil: Các đặc tính thuỷ lực của đất châu Âu): hệ thống phân loại đất quốc tế • USDA (United State Department of Agriculture: Bộ nông nghiệp Mỹ): hệ thống phân loại đất quốc tế • Staring: Hệ thống phân loại đất Hà Lan Dữ liệu vật liệu Standard Hypres USDA Staring Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 11 Ngân hàng dữ liệu vật liệu (châu Âu) (Mỹ) (Hà Lan) Các hệ thống phân loại đất dựa vào thành phần hạt Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 12 Điều kiện biên 1) Mực nước 2) Lưu lượng vào 3) Lưu lượng ra 4) Biên đóng 5) Cột nước 6) Giếng giảm áp 7) Vật thoát nước 8) Tường chống thấm Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 13 Biên mưa Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 14 Mô phỏng thấm theo phần tử hữu hạn • Tại mỗi phần tử: • Trên toàn miền (phần thấm không ổn định) Giải hệ phương trình vi phân, phi tuyến, ẩn là cột nước tại các nút Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 15 Thấm xung quanh tường cừ Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 16 Tương tác Plaxflow-Plaxis V8 Dòng thấm trong Plaxis Version 8: - dòng thấm ổn định - chỉ là mô hình tuyến tính đơn giản Dòng ổn định không thích hợp khi mô phỏng thấm trong các trường hợp sau: - Thay đổi mực nước (sông, thuỷ triều) - Các hố đào khô trong thời gian xây dựng ngắn - Bão hoà do mưa hoặc giảm bão hoà do bốc hơi bề mặt gây ra Æ Có thể sử dụng kết quả tính theo PlaxFlow trong phân tích sử dụng Plaxis 8. Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 17 Tương tác Plaxflow-Plaxis V8 Thủ tục tiến hành: • Thiết lập bài toán trong Plaxis V. 8 (không phải trong PlaxFlow) • Nhập các dữ liệu hình học và điều kiện ban đầu • Trong phần tính toán, xác định một giai đoạn tính toán mới • Thiết lập thời đoạn (Chỉ cho phân tích dòng không ổn định!) • Định nghĩa các giai đoạn xây dựng • Xác định các điều kiện mực nước ngầm, sử dụng nút “GW Flow”Æ PlaxFlow xuất hiện • Áp lực lỗ rỗng được tính trực tiếp trong PlaxFlow, hoặc được tính sau trong phần phân tích biến dạng. • Kiểm tra kết quả tính toán Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 18 Tương tác Plaxis-PlaxFlow Thấm ổn định, x/đ các đ/k mực nước trong giai đoạn xây dựng Thấm không ổn định, xác định đ/k mực nước trong PlaxFlow Thấm không ổn định, thời đoạn >0 Thấm không ổn định áp dụng với tính toán dẻo và cố kết Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 19 Kết quả tính theo PlaxFlow • Áp lực lỗ rỗng • Trường dòng • Cột nước • Độ bão hoà • Đồ thị, bảng biểu • Các mặt cắt tính toán • Phim Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 20 Bài toán ví dụ PlaxFlow-Plaxis 8 Phân tích ổn định hồ chứa trong các trường hợp sau: • mực nước hồ cao • Sau khi rút nhanh mực nước hồ • Sau khi rút chậm mực nước • mực nước hồ thấp Cần phân tích kết hợp PlaxFlow-Plaxis 8 Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 21 Phân bố áp lực nuớc lỗ rỗng Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 22 Hệ số an toàn ổn định theo giai đoạn SF at high reservoir level (1.7) SF at low reservoir level (1.6) SF after slow draw down (1.5) SF after rapid draw down (unstable) 0 1 2 3 4 5 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 |U| [m] Sum-Msf Chart 2 Curve 1 Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 23 Khởi động PlaxFlow Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 24 PlaxFlow Input Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 25 Toolbar (thanh công cụ) Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 26 Thực hành PlaxFlow Phân tích dòng thấm dưới mũi tường cừ Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 27 Bài toán hố đào ven sông Sơ đồ bài toán Mô hình vật liệu Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 28 Mô hình bài toán Bài toán: - Biến dạng phẳng - Đối xứng Phần tử đường đặc biệt (không thấm) Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 29 Thiết lập tổng hợp Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 30 Sơ đồ hình học (0,0) (0,20) (0,10) (32,10) (32,0) (32,13) (32,17) (32,20) (22,5) (22,20) (22,17) (22,13) (20,8) Nút Well Nút Screen Đất sét Đất cát Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 31 Nhập chỉ tiêu cơ lý lớp đất sét Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 32 Gán vật liệu sét cho lớp đất phía trên Kéo và thả vào lớp đất phía trên sét Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 33 Nhập số liệu lớp cát Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 34 Gán vật liệu cát cho lớp đất phía dưới cát Kéo và thả vào lớp đất phía dưới Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 35 Tạo lưới phần tử hữu hạn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 36 Điều kiện ban đầu Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 37 Đào lớp đất thứ 1 Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 38 Đào lớp đất thứ 2 Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 39 Giai đoạn 3 Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 40 Kết quả tính toán giai đoạn 1 Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 41 Kết quả tính toán giai đoạn 2 Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 42 Kết quả tính toán giai đoạn 3 Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com Nguyễn Hồng Nam, 2007 43 Kết luận • PlaxFlow là phần mềm phân tích dòng thấm 2 chiều thuận tiện • Tương tác đầy đủ với Plaxis 8 • Được áp dụng rộng rãi trong ngành Địa kỹ thuât và Thủy văn Sim po PDF M erge and Split Unregistered Version - popdf.com