【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维数字岩心重构、多孔隙结构渗流流场分析、盾构隧道开挖面稳定性分析和泥浆渗透离散元流固耦合数值模拟领域。
技术介绍
1、泥水平衡盾构法是我国在富水地层隧道施工的主要方法，泥膜的质量是开挖面稳定性的关键，一旦开挖面发生失稳会对隧道内的人员和财产安全造成严重威胁。泥浆成膜的研究方法，在宏观角度，通常通过泥浆渗透柱试验从定性分析泥浆和地层之间的相互关系，然而泥浆成膜的机制复杂，基于此方法的微观机理研究并不深入；在微观角度，通常是用cfd-dem(计算流体力学-离散元)耦合方法，从研究颗粒间和流体相互作用的角度进行浆液流动的仿真。此类方法可以捕捉泥浆颗粒的动态变化趋势，对泥浆颗粒渗透、成膜的全过程进行分析。但是目前常用方法是将地层的砂颗粒也模拟成球体颗粒，忽略了砂土形貌差异所造成的流场变化，同时计算资源条件严重限制了颗粒的计算数量。
2、随着技术的进步，电子显微镜扫描(sem)和x射线断层扫描(ct扫描)等技术开始逐步用于岩土体孔隙特征的分析。不同于sem只观察样品表面二维结构特征，ct扫描作为一项无损检测技术，能够观察样品内部特征。大量研究表明，ct扫描技术是用于表征岩土体的微观孔隙结构特征最合理，最准确的方法之一。
技术实现思路
1、本专利技术旨在基于ct扫描技术对目前的存在的计算流体力学-离散元耦合模型进行优化，实现表征孔隙形貌和提高计算速率的目的。
2、技术方案：
3、一种基于孔隙形貌特征的泥浆渗透离散元流固耦合优化模拟方法，通过c
4、该方法包括以下四个步骤：
5、步骤1：对砂土试样进行预处理，并利用ct扫描技术进行三维重构；
6、步骤2：对泥浆进行预处理，并使用仪器测得浆液的流变参数；
7、步骤3：根据实际地层和浆液状况使用计算流体动力学-离散元耦合程序建立泥浆渗透的离散元流固耦合计算模型；
8、步骤4：使用计算流体动力学-离散元耦合程序，在耦合的时间步于离散元模块插入带速粒子并删除滤失粒子。
9、本专利技术的有益效果：
10、本专利技术基于ct扫描所建立的岩土体孔隙网络，对常规计算流体力学-离散元耦合模型进行优化，从而实现表征孔隙形貌特征、提高计算速率的目的。本专利技术方法可以根据实际地层的真实形貌和实际浆液颗粒的真实尺寸进行原尺模拟，为盾构隧道开挖面泥浆渗透微观机理的研究方法提供了一种新的思路。
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1.一种基于孔隙形貌特征的泥浆渗透离散元流固耦合优化模拟方法，其特征在于，通过CT扫描方法和数字化三维重构技术获得砂土的空间几何信息，建立砂土地层的STL三维图形文件；将STL三维图形文件文件导入计算流体动力学-离散元耦合程序中建立孔隙流场网格和离散元墙体边界，建立离散元流固耦合计算模型；在离散元模块通过循环插入带速粒子和删除滤失粒子的方法，降低实时运算的泥浆颗粒总数量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括步骤：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3.2中，生成地层的孔隙流体网格，结合步骤2测量的浆液的流变参数，设置流体网格合理的物理力学参数，同时设置流场的边界条件，具体包括如下：
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3.3中：
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤4包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于孔隙形貌特征的泥浆渗透离散元流固耦合优化模拟方法，其特征在于，通过ct扫描方法和数字化三维重构技术获得砂土的空间几何信息，建立砂土地层的stl三维图形文件；将stl三维图形文件文件导入计算流体动力学-离散元耦合程序中建立孔隙流场网格和离散元墙体边界，建立离散元流固耦合计算模型；在离散元模块通过循环插入带速粒子和删除滤失粒子的方法，降低实时运算的泥浆颗粒总数量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括步骤：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于...
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