Numerical modeling of saturated soils based on smoothed particle hydrodynamics (SPH) - Part 2: Coupled analysis

Numerische Modellierung gesättigter Böden mit der Smoothed Particle Hydrodynamics - Teil 2: gekoppelte Analyse.

Die netzfreie numerische Methode Smoothed Particle Hydrodynamics sowie ihre Anwendung zur Grundwasserströmungsanalyse wurden in dem ersten Teil dieses Artikels vorgestellt. Für den vorliegenden zweiten Teil wurde die Methode für die gekoppelte Analyse des gesättigten Boden mittels eines Zweiphasenmodells erweitert. Im Unterschied zum Teil 1 des Artikels ist der Boden auch verformbar. Zur Beschreibung des Spannungs-Dehnungsverhaltens des Bodens kommt ein hypoplastisches Stoffgesetz zur Anwendung, wobei ein Verflüssigungskriterium für den Boden eingeführt wird, welches bei sehr niedrigen effektiven Spannungen oder sogar bei Zugspannungen greift. Die Wechselwirkung zwischen den beiden Phasen - Wasser und Boden - ist definiert für den laminaren sowie für den turbulenten Fall. Verschiedene Ansätze zur Bestimmung der dazugehörigen Interaktionskoeffizienten werden dargestellt und bewertet. Es werden Beispiele zur Verifizierung und Anwendung des Modells präsentiert und diskutiert.