[發明專利]一種基于DEM-CFD耦合的滲透注漿過程模擬方法及系統

有效

• 申請號: 202011130595.4
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112347709B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 周宗青;白松松;林春金;高成路;屠文鋒;魏車車;王超;王美霞;陳雨雪
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明提供了一種基于DEM?CFD耦合的滲透注漿過程模擬方法及系統，所述方法包括：獲取巖土體顆粒級配曲線；根據所述顆粒級配曲線生成巖土體計算模型；獲取平行粘結鍵初始參數，對巖土體計算模型的強度進行初始化；對巖土體計算模型信息網格劃分，生成流體計算網格；根據流體計算網格的滲透系數及流體粘度的時空特性，進行漿液擴散過程的模擬。本發明能夠考慮巖土體和漿液之間的相互作用，實現滲透注漿過程的真實模擬。

技術領域

本發明涉及計算流體動力學(CFD)仿真技術領域，尤其涉及一種基于DEM-CFD耦合的滲透注漿過程模擬方法及系統。

技術背景

隧道工程建設中經常遭遇斷層、巖溶等不良地質，導致工程災害頻發，給工程安全建設、人民生命財產保障、生態環境保護等帶來了嚴峻挑戰。注漿加固技術在隧道開挖施工過程中得到了廣泛應用，通過液壓、氣壓或電化學的方法，把某些能很好地與巖土體固結的漿液注入到巖土體的孔隙、裂隙中去，使巖土體成為強度高、抗滲性好、穩定性高的新結構體，從而達到改善巖土體的物理力學性質的目的。

注漿方法按照漿液的滲透方式可分為充填注漿法、滲透注漿法、擠密注漿法和劈裂注漿法。其中，滲透注漿法是在不破壞地層構造的壓力下，把漿液注入到充填土的孔隙或縫隙，排擠出孔隙和裂隙中的水和氣體，而基本上不改變巖土體結構和體積。其加固模式為隨著漿液在充填土孔隙中以滲流方式向四周擴散，流經位置在漿液固結后將土顆粒膠結成整體，從而提高巖土體整體的強度及穩定性。

據發明人了解，國內外大量學者通過理論計算、有限元及離散元數值模擬的方法對滲透注漿過程進行模擬，但考慮到單一計算方法難以同時模擬巖土體強度提高、漿液滲流兩個過程，尤其是難以考慮巖土體和漿液之間的相互作用，難以實現滲透注漿過程的模擬。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種基于DEM(離散元)-CFD(計算流體動力學)耦合的滲透注漿過程模擬方法及系統，便于對滲透注漿效果進行分析，能夠考慮巖土體和漿液之間的相互作用，實現滲透注漿過程的真實模擬。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種基于DEM-CFD耦合的滲透注漿過程模擬方法，包括：

獲取巖土體顆粒級配曲線；

根據所述顆粒級配曲線生成巖土體計算模型；

獲取平行粘結鍵初始參數，對巖土體計算模型的強度進行初始化；

對巖土體計算模型信息網格劃分，生成流體計算網格；

根據流體計算網格的滲透系數及流體粘度的時空特性，進行漿液擴散過程的模擬。

第二方面，本發明提供一種基于DEM-CFD耦合的滲透注漿過程模擬系統，包括：

巖土體參數獲取模塊，用于獲取巖土體顆粒級配曲線；

計算模型生成模塊，用于根據所述顆粒級配曲線生成巖土體計算模型；

模型初始化模塊，用于獲取平行粘結鍵初始參數，對巖土體計算模型的強度進行初始化；

網格劃分模塊，用于對巖土體計算模型信息網格劃分，生成流體計算網格；

滲透注漿過程模擬模塊，用于根據流體計算網格的滲透系數及流體粘度的時空特性，進行漿液擴散過程的模擬。

第三方面，本發明提供一種電子設備，包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成第一方面所述的方法。

第四方面，本發明提供一種計算機可讀存儲介質，用于存儲計算機指令，所述計算機指令被處理器執行時，完成第一方面所述的方法。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：