[发明专利]一种基于DEM-CFD耦合的渗透注浆过程模拟方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于DEM‑CFD耦合的渗透注浆过程模拟方法及系统，所述方法包括：获取岩土体颗粒级配曲线；根据所述颗粒级配曲线生成岩土体计算模型；获取平行粘结键初始参数，对岩土体计算模型的强度进行初始化；对岩土体计算模型信息网格划分，生成流体计算网格；根据流体计算网格的渗透系数及流体粘度的时空特性，进行浆液扩散过程的模拟。本发明能够考虑岩土体和浆液之间的相互作用，实现渗透注浆过程的真实模拟。

技术领域

本发明涉及计算流体动力学(CFD)仿真技术领域，尤其涉及一种基于DEM-CFD耦合的渗透注浆过程模拟方法及系统。

技术背景

隧道工程建设中经常遭遇断层、岩溶等不良地质，导致工程灾害频发，给工程安全建设、人民生命财产保障、生态环境保护等带来了严峻挑战。注浆加固技术在隧道开挖施工过程中得到了广泛应用，通过液压、气压或电化学的方法，把某些能很好地与岩土体固结的浆液注入到岩土体的孔隙、裂隙中去，使岩土体成为强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体，从而达到改善岩土体的物理力学性质的目的。

注浆方法按照浆液的渗透方式可分为充填注浆法、渗透注浆法、挤密注浆法和劈裂注浆法。其中，渗透注浆法是在不破坏地层构造的压力下，把浆液注入到充填土的孔隙或缝隙，排挤出孔隙和裂隙中的水和气体，而基本上不改变岩土体结构和体积。其加固模式为随着浆液在充填土孔隙中以渗流方式向四周扩散，流经位置在浆液固结后将土颗粒胶结成整体，从而提高岩土体整体的强度及稳定性。

据发明人了解，国内外大量学者通过理论计算、有限元及离散元数值模拟的方法对渗透注浆过程进行模拟，但考虑到单一计算方法难以同时模拟岩土体强度提高、浆液渗流两个过程，尤其是难以考虑岩土体和浆液之间的相互作用，难以实现渗透注浆过程的模拟。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于DEM(离散元)-CFD(计算流体动力学)耦合的渗透注浆过程模拟方法及系统，便于对渗透注浆效果进行分析，能够考虑岩土体和浆液之间的相互作用，实现渗透注浆过程的真实模拟。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种基于DEM-CFD耦合的渗透注浆过程模拟方法，包括：

获取岩土体颗粒级配曲线；

根据所述颗粒级配曲线生成岩土体计算模型；

获取平行粘结键初始参数，对岩土体计算模型的强度进行初始化；

对岩土体计算模型信息网格划分，生成流体计算网格；

根据流体计算网格的渗透系数及流体粘度的时空特性，进行浆液扩散过程的模拟。

第二方面，本发明提供一种基于DEM-CFD耦合的渗透注浆过程模拟系统，包括：

岩土体参数获取模块，用于获取岩土体颗粒级配曲线；

计算模型生成模块，用于根据所述颗粒级配曲线生成岩土体计算模型；

模型初始化模块，用于获取平行粘结键初始参数，对岩土体计算模型的强度进行初始化；

网格划分模块，用于对岩土体计算模型信息网格划分，生成流体计算网格；

渗透注浆过程模拟模块，用于根据流体计算网格的渗透系数及流体粘度的时空特性，进行浆液扩散过程的模拟。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：