ABAQUS岩土渗流算例

本算例运用ABAQUS对土中水的稳定渗流进行计算，ABAQUS可对土中水的渗流和土体的变形进行耦合分析，当仅分析水的渗流时，把土体的位移自由度进行约束，这时求解的只是渗流连续方程。

模型描述

图6.1.1为一透水地基上的混凝土坝，地基的渗流系数k=5.2 x 10^-3m/s,为减小渗流量，在坝基前沿设9m深防渗帷幕。李广信给出了该问题的流网解，根据流网解，该基坝的流量为1.48 x 10^-4m³/s/延米，坝基出水点的扬压力为31kPa。

透水地基高度为17.0m，混凝土坝的断面宽度为30.0m，采用平面应变单元（CPE8RP）模拟，有限元网格划分如图6.1.2所示，因为只考虑水的渗流，所以约束所有节点的水平位移和竖向位移。坝基上游的孔压边界为120kPa，下游孔压边界为10kPa，其余边界均为不透水边界，ABAQUS在缺省状态下的边界条件即为不透水，所以其余边界都无须再定义。

本算例为稳定渗流，采用*SOIL（steady-state）分析过程，时间不长为缺省值，ABAQUS在进行稳态渗流计算时，UNSYMM=YES。

*step，name=Step-1,amplitude=RAMP

*Soils,utol=1.0

1.0,1.0,1e-05,1.0,

计算结果与讨论

图6.1.3为稳定渗流时坝基中孔隙水压力分布的等值线图，与之相对应的即为等势线，共有17个等势区间，与流网解的等势线数量一致，相邻等势线的孔压差为6.47Kpa（压力水头0.647m），与图6.1.1相比（流网解），ABAQUS的计算结果与流网解具有很好的一致性。

图6.1.4为坝基稳定渗流时孔隙水的有效流速向量（FLVEL）分布，该速度场和流网解的流线（图6.1.1）也具有很好的一致性，并且ABAQUS计算得到的流线分布更为密集，更好的反映了土中水的渗流轨迹，因为FLVEL为单元高斯点解，所以，单元网格划分越密，流线间距越小，计算结果更精确。

ABAQUS给出了入渗和出渗边界节点的流量（RVF），稳定渗流时，坝基每延米的渗流量为1.491x10^-4m³/s,该计算结果与流网法计算出沿坝基轴线每延米长的渗流量（1.48 x10^-4m³/s）也很接近。表6.1.1给出了坝基各点（见图6.1.1）出的扬压力，从表中可以看出，ABAQUS解与流网解都具有较好的一致性。

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