Ecoulement d'eau
Le programme permet d'effectuer l'analyse des écoulements permanents ou des écoulements transitoires dans un corps de sol. L’analyse des écoulements transitoires permet de suivre l’évolution de la pression interstitielle (hauteur de pression) et du degré de saturation dans le temps. Le temps après lequel la distribution de la pression interstitielle n'évolue plus, détermine le temps nécessaire pour atteindre les conditions du régime permanent. Cette valeur dépend à la fois des caractéristiques de l’écoulement du sol (coefficient de perméabilité, paramètres des modèles décrivant la courbe de rétention - dépendance du degré de saturation ou de la teneur en eau par rapport à la hauteur de pression négative ou à la succion) et du type de problème analysé (par exemple, écoulement confiné/non confiné). En cas d'analyse d'écoulement en régime permanent, les étapes de calcul sont indépendantes les unes des autres. En cas d'analyse d'écoulement transitoire, la solution est réalisée de la même manière que pour l'analyse des contraintes standard. Les étapes de calcul sont alors interdépendantes. La première étape de la construction reste indépendante et sert à définir les conditions initiales, c’est-à-dire l’affectation des pressions interstitielles/hauteurs de pression initiales et du degré de saturation au début de l’analyse en fonction du temps, pour un sol à la fois complètement saturé (pressions interstitielles positives) ou partiellement saturé (pressions interstitielles négatives - succion). Les étapes définies ultérieurement nécessitent la saisie de la durée d'une étape donnée ainsi que de l'historique de charge (historique des conditions hydrauliques aux limites). La version actuelle du programme nous permet d’introduire toute la charge en une fois au début de l’étape de calcul ou de supposer qu’elle augmente linéairement avec le temps au cours de l’étape de calcul.
Dans les deux cas (régime permanent/transitoire), le programme décrit en général le flux dans un milieu non saturé ou partiellement saturé. L'écoulement dans un milieu complètement saturé apparaît uniquement sous la nappe phréatique. Au-dessus de la nappe phréatique (écoulement dans un milieu partiellement saturé), l'écoulement est piloté par un modèle de matériau approprié. Pour analyser les problèmes d'écoulement non confiné, le programme introduit trois modèles de matériaux : le modèle log-linéaire, le modèle de Gardner et le modèle de van Genuchten. Lors de l'analyse de l'écoulement transitoire, il est recommandé d'adopter le modèle de van Genuchten, car ce modèle est capable de représenter de manière fiable les données de rétention d'un sol. Étant donné que le choix du modèle de matériau influe sur la définition des conditions initiales (valeur initiale du degré de saturation), le programme ne permet pas de modifier les modèles de matériau dans les étapes de calcul suivantes. Dans le même esprit, il est également impossible de modifier la géométrie par rapport à la phase initiale.
Lors de l'analyse transitoire du sol, il est d'abord nécessaire de définir dans la première étape les valeurs initiales de la pression interstitielle/hauteur de pression pour t = 0, en particulier au-dessus de la nappe phréatique dans le sol non saturé ou partiellement saturé (zone de succion). Le programme propose trois options pour introduire la succion, soit en effectuant l'analyse d'état, soit en supposant une distribution d'équilibre donnée par p = -γwz, où z est mesuré à partir de l'emplacement actuel de la nappe phréatique, ou les valeurs initiales de succion peuvent être spécifiées directement par l'utilisateur. Lors de la résolution de problème pratique, nous recommandons de ne pas spécifier de valeurs de hauteur de pression négative hp inférieures à -10 m (p > -100 kPa), en particulier dans le cas de sols à texture grossière. Par exemple, pour les sables, la courbe de rétention est presque plate pour les valeurs de hp < -1m, et pour les grandes variations de hauteur de pression il n’y a pratiquement pas de variation du degré de saturation. Cela vaut également pour le coefficient de perméabilité relative Kr, qui permet de réduire la perméabilité totalement saturée dans les zones non saturées ou partiellement saturées. Une recommandation générale visant à fixer des valeurs minimales de hauteur de pression négative est toutefois plutôt complexe car, pour les sols à texture fine ces valeurs peuvent atteindre plusieurs centaines, et pour les argiles même plusieurs milliers de mètres.
L'étape suivante consiste à définir les conditions aux limites, en un point ou le long d'une ligne de séparation, au début d'une nouvelle étape de calcul.
Des éléments de poutre et de contact peuvent être introduits à l'intérieur du sol. Les résultats de l'analyse sont présentés sous forme de distribution de la pression interstitielle et de la hauteur totale, de succion, de vitesses et de sens d'écoulement et d'informations sur les écoulements entrants/sortants totaux dans ou hors du corps du sol. En cas d'écoulement transitoire, il est également possible de tracer la distribution du degré de saturation à l'intérieur du sol.