4 7 plaxflow bt7 4 7 plaxflow bt7 4 7 plaxflow bt7 4 7 plaxflow bt7

LỚP BỒI DƯỠNG NGẮN HẠN

Ketcau.com
GiỚI THIỆU PLAXFLOW

TS. Nguyễn Hồng Nam
Hà Nội, 1-2007

Nguyễn Hồng Nam, 2007

PLAXIS FINITE ELEMENT CODES

1


Nội dung
•
•
•
•
•

Giới thiệu PlaxFlow
Các đặc điểm chung
Áp dụng
Bài tốn ví dụ
Kết luận

2
Nguyễn Hồng Nam, 2007

Giới thiệu PlaxFlow
• PlaxFlow là phần mềm độc lập phân tích dịng thấm phẳng
bão hồ/khơng bão hồ, ổn định và khơng ổn định
• Có thể tích hợp đầy đủ với Plaxis version 8 để phân tích
ứng suất và biến dạng (dịng thấm ổn định)
• Do cơng ty Plaxis phát triển (2002).

3
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Đặc điểm chung
• PlaxFlow sử dụng mơ hình Van Genuchten và Mơ hình van
Genuchten gần đúng cho dịng thấm qua đất (khơng) bão hồ
• Mơ 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

4
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Các phương trình cơ bản của dịng thấm
Dịng chảy trong môi trường rỗng được mô phỏng theo định luật Darcy

∂φ
qx = −k x
∂x
p
φ = y−
γw
•
•
•
•
•
•

∂φ
q y = −k y
∂y
φp = −

∂q x ∂q y
∂φ
+
+c
=Q
∂x
∂y
∂t

p
qy +

γw

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

c = csat + n
Nguyễn Hồng Nam, 2007

∂q
dy
∂y
qx +

qx

∂q
dx
∂x

qy

dS (φ p )
dφ p

K = krel ( S ) K sat
5

Mơ hình van Genuchten
Đất cát

Đất cát

Ssat=1.0, Sresidu=0.027,
ga=2.24m-1, gt=0.0, gn=2.286
Ssat=1.0, Sresidu=0.027,
ga=2.24m-1, gt=0.0, gn=2.286

S − S residu
Se =
S sat − S residu
Nguyễn Hồng Nam, 2007

(

S (φ p ) = S residu + ( S sat − S residu ) 1 + ( g a | φ p |


gt 
krel ( S ) = ( Se ) 1 − 1 − S
 


 g n −1 



 g n   g n 


−
g
1
e n 










 1− gn 
gn  gn 



)

2

6


Mơ hình van Genuchten

7
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Mơ hình van Genuchten gần đúng

8

Nguyễn Hồng Nam, 2007

φpk: cột nước áp suất khi krel=10-4.


Mơ hình van Genuchten gần đúng

9
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Ngân hàng dữ liệu vật liệu
•

•

•

•

Standard (Số liệu chuẩn): mơ

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

10
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Ngân hàng dữ liệu vật liệu

(châu Âu)

(Mỹ)

(Hà Lan)
Các hệ thống phân loại đất dựa vào thành phần hạt
Nguyễn Hồng Nam, 2007

11


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 thốt nước
8) Tường chống thấm
12
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Biên mưa

13
Nguyễn Hồng Nam, 2007

Mơ phỏng thấm theo phần tử hữu hạn
• Tại mỗi phần tử:

(phần thấm khơng ổn định)

• Trên tồn miền
Nguyễn Hồng Nam, 2007

Giải hệ phương trình
vi phân, phi tuyến, ẩn
là cột nước tại các
nút
14


Thấm xung quanh tường cừ

15
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Tương tác Plaxflow-Plaxis V8
Dòng thấm trong Plaxis Version 8:
- dòng thấm ổn định
- chỉ là mơ hình tuyến tính đơn giản
Dịng ổn định khơng thích hợp khi mơ 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

Ỉ Có thể sử dụng kết quả tính theo PlaxFlow trong phân tích sử dụng
Plaxis 8.
16
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Tương tác Plaxflow-Plaxis V8
Thủ tục tiến hành:
• Thiết lập bài tốn trong Plaxis V. 8 (khơng phải trong PlaxFlow)
• Nhập các dữ liệu hình học và điều kiện ban đầu
• Trong phần tính tốn, xác định một giai đoạn tính tốn mới
• Thiết lập thời đoạn (Chỉ cho phân tích dịng khơng ổn định!)
• Định nghĩa các giai đoạn xây dựng
• Xác định các điều kiện mực nước ngầm, sử dng nỳt GW Flowặ
PlaxFlow xut hin
ã p lc l rng được tính trực tiếp trong PlaxFlow, hoặc được tính sau
trong phần phân tích biến dạng.
• Kiểm tra kết quả tính toán

17
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Tương tác Plaxis-PlaxFlow
Thấm không ổn
định, thời đoạn >0

Thấm không ổn định
áp dụng với tính
tốn dẻo và cố kết

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

18
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Kết quả tính theo PlaxFlow
•
•
•
•
•
•
•

Áp lực lỗ rỗng
Trường dịng
Cột nước
Độ bão hồ
Đồ thị, bảng biểu
Các mặt cắt tính tốn

Phim

19
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Bài tốn 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
Nguyễn Hồng Nam, 2007

20


Phân bố áp lực nuớc lỗ rỗng

21
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Hệ số an toàn ổn định theo giai đoạn
Sum-Msf

Chart 2

1.8

Curve 1

SF at high reservoir level (1.7)
SF at low reservoir level (1.6)

1.6

SF after slow draw down (1.5)

1.4

1.2

1

0.8

SF after rapid draw down
(unstable)
0

1

2

3

4

5

|U| [m]

22
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Khởi động PlaxFlow

23
Nguyễn Hồng Nam, 2007


PlaxFlow Input

24
Nguyễn Hồng Nam, 2007


Toolbar (thanh công cụ)

25
Nguyễn Hồng Nam, 2007