A 2D/3D method of the groundwater flow and stability analysis of a slope with dewatering wells

• Autorzy: Urbański, A. , Podleś, K.

Warianty tytułu

PL

Metoda analizy 2D/3D przepływu wód gruntowych i stateczności zbocza odwadnianego przy pomocy studni odwadniających

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents an approximate method for a groundwater flow analysis in the case of a slope with vertical dewatering wells distributed equidistantly. Firstly, a multi-scale problem of flow to a drainage well is solved and flow model to a perforated tube with a filter screen is shown. Secondly, a method of building quasi-3D flow model of a slope with vertical dewatering wells using a technique of overlapped 2D mesh is shown. A short description of the implementation of this 2D/3D flow model for the ZSoil.PC code is given. The results of the described 2D/3D method are compared with a referential 3D analysis giving an acceptable level of agreement. Finally, the 2D/3D method of flow analysis is used in a two-phase (flow + deformation) formulation of a slope stability problem. The comparison of the results of these analyses with fully 3D (referential) analysis, on an example problem provides a very close accurate stability and deformation estimation; however, the computational time used for the 2D/3D analysis is significantly shorter than required by 3D analysis.

PL

Przedstawiono przybliżoną metodę analizy przepływu wód gruntowych dla przypadku zbocza ze studniami odwadniającymi rozmieszczonymi w równych odstępach. Na wstępie rozwiązano wieloskalowe zagadnienie przepływu do studni odwadniającej i zaprezentowano sposób budowy zhomogenizowanego modelu filtracji do filtra. Następnie zaprezentowano sposób budowy quasi-3D modelu filtracji w zboczu z pionowymi studniami odwadniającymi z wykorzystaniem techniki nakładających się siatek 2D. Podano krótki opis implementacji modelu filtracji 2D/3D w programie ZSoil.PC. Wyniki opisanej metody 2D/3D porównano z referencyjnym modelem 3D dając akceptowalną zgodność. Na końcu zastosowano metodę analizy przepływu 2D/3D do zagadnień dwufazowych (przepływ + deformacja) dla problemu stateczności zbocza. Porównanie wyników z referencyjną pełną analizą 3D, dla przykładowego problemu daje bardzo dobrą ocenę stateczności i deformacji, ale czas obliczeniowy używany do analizy 2D/3D jest znacznie krótszy.

Słowa kluczowe

PL

analiza filtracji MES; stateczność zboczy; studnie odwadniające

EN

FEM analysis of groundwater flow; slope stability analysis; dewatering wells

• Czasopismo: Technical Transactions
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 115, iss. 12
• Strony: 95--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Urbański, A.

• Institute of Geotechnics, Cracow University of Technology,

autor

Podleś, K.

• Institute of Geotechnics, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Ozbay, A., Cabalar, A.F., FEM and LEM stability analyses of the fatal landslides at Çöllolar open-cast lignite mine in Elbistan, Turkey. “Landslides”, 12/2015, 155–163.
• [2] Truty A., Urbański A., Grodecki M., Podleś K., Computer aided models of landslides and their protection problems, “Scientific-Technical Papers of Communication Engineers and Technicians of the Republic of Poland” in Krakow, No. 88, issue 88 (144)/2009, 395–419.
• [3] Van Genuchten M.Th., A closed form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. “Soil Science Society of America Journal”, 44/1980, 892–898.
• [4] Urbański A., Grodecki M., Kot A., Numerical simulations in analysis of anti-flood ambankments,”Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture”, 2016.
• [5] Urbański A, Grodecki M., FE Approach to coupled transient flow and stability analysis of anti-flood ambankments “3-rd Int. Conference on Advances of Computer Methods in Geotechnical and Geo-environmental Engineering”, Moscow 2000.
• [6] Wilk B.K., Urbański A., The impact of the shape of screen openings on groundwater flow to a deep drilled well, “Technical Transactions” 11/2018, to appear.
• [7] Zheng Y., Tang X., Zhao S., Deng C., Lei W.3., Strength reduction and step-loading finite element approaches in geotechnical engineering. “Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering”, 1(1)/2009, 21–30.
• [8] Zimmemann Th., Truty A., Urbański A., Podleś K., Z_Soil.PC 2003 manual. Theory. Elmepress international & Zace Services ltd., Lausanne, Switzerland 2005.

Uwagi

EN

Section "Civil Engineering"

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.18.186.9674