ABAQUS中的瞬态和稳态渗流分析

1. 简介

1）稳态渗流, Soil（Steady-State），即可以考虑固结沉降，也可以不考虑固结沉降，稳态分析步中设置的Time period数值没有实际时间概念（具有代表性的边界条件有*Sflow边界、*flow边界、固定孔压边界等）。

2）瞬态渗流，Soil（Transient），三维模型中可以考虑固结沉降，也可以不考虑固结沉降，但不考虑固结沉降时，相当于稳态渗流；二维模型中不考虑固结沉降时模型不收敛。瞬态分析步中设置的Time period数值对应的就是实际的物理时间（具有代表性的边界条件有*Cflow: concentrated pore fluid、*Dflow: surface pore fluid等与时间相关的出入流速边界，透水边界可采用孔压边界模拟，也可用*Sflow边界或*flow边界）。

瞬态分析步

2. 瞬态渗流计算的两个关键点

1）荷载随时间施加方式选瞬时施加时，才能得到孔压、位移等随时间逐渐稳定的过程；荷载随时间施加为线性施加的话，孔压从瞬态荷载步的开始到结束基本均匀变化，得不到逐渐稳定的过程，这种适合堆载预压等荷载随时间缓慢变化的物理过程的模拟。

荷载随时间施加方式

2）每个增量步的最大孔压变化最好选取边界条件变化时边界孔压的改变量，如果不好确定，取模型边界条件中的最大孔压即可，若设置过小影响收敛。比如隧洞算例中，洞壁原来孔压0.5MPa左右，施加边界后变为0，所以最大孔压变化要大于0.5MPa。

各增量步孔压变化最大值

3. 边坡算例（二维CPE4P）

边坡尺寸

1）瞬态渗流不考虑固结沉降时（采用Soil，Transient分析步，且约束所有节点位移），采用什么边界都不收敛（直接报4U，到设置的最小子步时间增量）。（附件slpoe_allfix）

瞬态渗流不考虑固结沉降

2）瞬态渗流考虑固结沉降时（采用Soil，Transient分析步，只约束边界节点位移），边坡水平面采用*Sflow边界和只设置水平面零孔压边界均只需43子步完成计算，中间只报1U，收敛效果完全相同，孔压随时间动态演变，直至平衡。（附件slope_sflow2、slpoe_pore）

边坡孔压 /Pa（每个Frame0.5小时）

3）瞬态渗流考虑固结沉降时，边坡水平面和斜坡面均采用*Sflow边界和设置水平面零孔压边界、斜坡面*Sflow边界均只需43子步完成计算，中间只报1U，收敛效果完全相同，孔压随时间动态演变，直至平衡。（附件slope_sflow12、slpoe_pore_sflow1）

边坡孔压 /Pa（每个Frame0.5小时）

4. 隧洞算例（小三维C3D8P）

隧洞尺寸

1）瞬态渗流不考虑固结沉降时，洞壁采用*Sflow边界和采用零孔压边界收敛效果完全相同，但孔压在第一子步就达到稳状态定，没有随时间的变化过程。（附件tunnel_allfix）

第一子步孔压计算结果 /Pa

2）瞬态渗流考虑固结沉降时，洞壁采用*Sflow边界和采用零孔压边界收敛效果完全相同，而且孔压均随时间动态演变，逐渐稳定。（附件tunnel_pore0、tunnel_sflow）

隧洞孔压 /Pa（每个Frame0.1小时）

隧洞位移 /m（每个Frame0.1小时）

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