裂隙岩体二维渗流水力学理论模型研究

本研究主要内容包括 :裂隙岩体随机网络模拟、分形几何描述裂隙岩体参数几何特征、二维裂隙岩体等效渗透系数估算、二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合模型、三维等效连续介质渗流模型、二维裂隙岩体连续介质与离散介质耦合模型、渗流模型与离散元应力模型耦合分析工程问题等。(1)利用三维裂隙网络随机模拟模型 ,针对乌江构皮滩水利枢纽工程平硐裂隙数据 ,研究其裂隙几何参数的分布情况 ,对其中一个优势裂隙组进行了模拟和检验。在模型中 ,基于蒙特卡罗方法 ,对裂隙隙宽的模拟进行了尝试。并应用分形几何的理论对其网络分维和裂隙数分维进行了研究 ,提出应用分形几何来模拟裂隙岩体中裂隙几何参数的方法。(2 )基于裂隙网络的转形 ,提出了裂隙岩块等效渗透系数的简便算法。与数值计算方法比较 ,其计算更简便迅速。 (3)推导了裂隙渗流和应力耦合的理论关系 ,建立二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合非稳定流模型和三维等效连续介质渗流模型。耦合模型中应用经典耦合关系进行了计算验证 ,模型可以计算多种耦合关系。 (4)建立二维裂隙岩体连续介质和离散介质耦合非稳定流模型 ,并对其数值算法进行了研究。耦合模型使用离散介质渗透理论描述岩体主干裂隙中的水运动 ,使用连续介质渗流理论来描述岩体次要裂隙及孔     

一种裂隙－连续介质的耦合渗流计算方法

目前单独的孔隙介质（如土体）一般采用基于达西定律的连续介质渗流理论进行渗流分析,单独的裂隙介质（如岩体）多用基于立方定律的离散裂隙网络模型进行渗流分析。对于既有孔隙介质,又有裂隙介质的渗流区域,并没有形成一个整体的分析方法。针对裂隙岩基上修筑土石坝这种特殊渗流区域,对岩体裂隙区域和土体孔隙区域采取不同的渗流理论,通过交界区节点水头一致性条件,形成耦合整体渗透矩阵,建立了裂隙－连续介质耦合渗流计算方法,编制了裂隙－连续介质耦合渗流分析程序并进行了算例和工程验证,为裂隙与连续介质的耦合渗流计算提供了新的解决方法。     

岩体渗流-应力-温度三场耦合的连续介质模型

进行岩体渗流一应力—温度三场耦合研究，是为了更客观地反映作为人类工程活动地质背景的岩体的本质属性。从岩体渗流—应力—温度三者两两之间的相互作用关系出发，分别建立了应力和温度影响下的渗流场模型、沙流和温度影响下的应力场模型、渗流和应力影响下的温度场模型，耦合三者成为岩体渗流—应力—温度三场耦合的连续介质模型；并对此三场耦合模型及其数值解法进行了讨论。     

等效连续介质模型有效性判定方法研究

论文研究了等效连续介质模型适用条件，提出判定其有效性的三个条件，并探讨了判定的原理和方法，进行了实例验证计算，得出了有意义的结论。     

裂隙网络非连续介质渗流影响数值分析

随着工程活动的不断发展,工程安全性和地质环境的相互影响愈发的紧密,研究在复杂地质环境下岩土体的相互作用关系显得十分重要。文章对裂隙岩体模型和裂隙网络非连续介质渗流进行有限元分析,应用渗流程序进行连通裂隙网络模拟并结合工程算例计算裂隙网络渗流结果和稳定性核定,成果对于解决复杂裂隙网络的模拟和相关渗流计算具有一定的参考价值。     

裂隙网络非连续介质渗流场与温度场耦合分析研究

随着国民经济的不断发展,大型工程的不断兴建带来了众多的工程问题,比如大型水利水电工程的渗流控制,相关岩土体渗流的基本理论研究显得尤为重要。文章结合具体算例有限元分析裂隙网络非连续介质的渗流原理和控制方式,同时计算得知该工程渗流场与温度场相互耦合作用,计算成果对于指导实际研究工程具有一定的研究价值。     

基于连续介质理论的地下水封石油洞库渗流场及水封适宜性研究

以山东某地下水封石油洞库工程为背景,基于连续介质理论,综合分析了在洞室开挖涌水和水幕系统补水的双重作用下渗流场的变化,进而用来评价该拟建库址区兴建地下水封洞库的水封适宜性.通过研究发现,在当前拟建库址区,采用规范中最不利于水封密闭性的水幕系统布置方案,洞室开挖工期一年后,地下渗流场未发生剧烈变化,与黄岛已建工程实测数据水文地质类比结果相差不大,该分析方法切实可行,同时,分析结果均满足保证水封效果的评价指标,该拟建库址区地质体适宜建立地下水封石油洞库.     

一种裂隙岩体渗流场有限元分析的改进模型

研究裂隙岩体渗流的模型有等效连续介质模型、裂隙网络模型和双重介质模型等。等效连续介质模型受到样本单元体REV的限制，裂隙网络模型和双重介质模型复杂，处理难度较大。为此，在分区的同时考虑结构面和岩块的渗透特性，并考虑结构面法向与岩块之间的水力交换，利用两类介质接触处水头相等及节点流量平衡建立新的模型。对所建立模型的渗流场有限元公式进行推导，并通过与试验结果对比验证了该模型的正确性及实用性。     

裂隙岩体渗流参数讨论和渗流场有限元计算与分析

本文综合讨论了裂隙岩体渗流参数的特征,及由裂隙参数确定岩体渗透张量的过程。叙述了将岩体作为连续介质的三维非均质各向异性稳定渗流场有限元计算方法。通过对简单模型的有限元计算分析,讨论了各向异性渗流场的二个特征,即渗透主轴对渗流场的控制意义、以及渗透主轴与边界的关系对渗流场的控制意义。     

坝基渗流分析两种数值方法的比较

论文进行了基于连续介质渗流理论的有限元单元法和基于非连续介质渗流理论的裂隙网络矩阵算法的分析和比较，编制了两种数值方法的计算程序，并利用两种方法对二维稳定、各向同性坝基渗流算例进行分析与对比，从而得出两种方法的本质区别、各自优缺点及其适用性。     

Seepage simulation of high concrete-faced rockfill dams based on generalized equivalent continuum model

This research focused on the three-dimensional (3D) seepage field simulation of a high concrete-faced rockfill dam (CFRD) under complex hydraulic conditions. A generalized equivalent continuum model of fractured rock mass was used for equivalent continuous seepage field analysis based on the improved node virtual flow method. Using a high CFRD as an example, the generalized equivalent continuum range was determined, and a finite element model was established based on the terrain and geological conditions, as well as structural face characteristics of the dam area. The equivalent seepage coefficients of different material zones or positions in the dam foundation were calculated with the Snow model or inverse analysis. Then, the 3D seepage field in the dam area was calculated under the normal water storage conditions, and the corresponding water head distribution, seepage flow, seepage gradient, and seepage characteristics in the dam area were analyzed. The results show that the generalized equivalent continuum model can effectively simulate overall seepage patterns of the CFRD under complex hydraulic conditions and provide a reference for seepage analysis of similar CFRDs.     

碾压混凝土坝的渗流与控制(二)

依据国内外碾压混凝土及碾压混凝土坝渗透试验结果，结合碾压混凝土渗流特性的理论，分析了碾压混凝土本体和层面的渗透性、层面等效水力隙宽、层面处理方式等基本因素对碾压混凝土渗流特性的影响，归纳出碾压混凝土坝渗流的一般规律性，并通过对已建工程实践的分析比较，提出碾压混凝土坝的一些渗流控制对策.     

单薄山梁和断层绕坝渗漏分析及渗漏量计算

许多水库都存在绕坝渗漏问题。从地貌上分析,单薄山梁为绕坝渗漏提供了条件;从构造上分析,断层破碎带的渗漏量不容忽视。文中以某工程为例,较详细地对水库左、右两岸单薄山梁及断层的渗漏问题进行了分析,对渗漏量进行了计算,为防渗设计方案提供了依据。     

新疆乌拉泊土坝地基三向渗流计算分析和渗透稳定性评价

从根治乌拉泊土坝病害工程的实际出发,对强透水性坝基进行防渗措施处理。利用三向渗流数值模型,研究防渗墙和灌浆帷幕两种防渗方案及防渗墙在四种不同长度条件下渗流场地下水等势线的分布情况和渗流要素的变化规律。同时根据已有的地勘资料,对坝基及下游地层进行渗透变形分析计算,提出允许坡降,从而选择了经济可靠的垂直防渗措施的合理长度。     

基于原型监测的黏土心墙堆石坝渗流分析

某黏土心墙坝在蓄水期间,出现渗流量较大、坝体渗流、绕坝渗流增大等现象。为了寻找原因,通过对某黏土心墙坝的环境量、坝体渗流、绕坝渗流、渗流量等原型监测数据进行分析,得到渗流量、坝体坝基渗压、绕坝渗流等监测成果。为进一步分析渗流来源,对渗流量进行模型分析。结果表明:各监测成果互为印证,受库水位影响显著;库水位是影响渗流量大小及变化的主要因素,降雨量是次要因素,其中,库水位对渗流量的影响主要是通过两岸绕坝渗流,其次是通过坝体坝基渗流。库水位对渗流量的影响既是即时的又是持续的。     

NUMERICAL ANALYSIS OF SATURATED-UNSATURATED SEEPAGE FLOW IN FRACTURED ROCK MASS DUE TO SURFACE INFILTRATION

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｐａｒｔｆｒｏｍｗａｔｅｒｔａｂｌｅｔｏｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｉｓａｎｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｒｅｇｉｏｎｗｈｉｃｈｉｓｎｏｔｆｕｌｌｏｆｗａｔｅｒ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ,ｓｅｅｐａｇｅｆｌｏｗｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｄｕｅｔｏｓｕｒｆａｃｅｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｉｓａｓａｔｕｒａｔｅｄ ｕｎ ｓａｔｕｒａｔｅｄｓｅｅｐａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓ .Ｄｕｒｉｎｇｒａｉｎｆａｌｌ (ｏｒｆｌｏｏｄｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇａ…     

南京江宁区长江干堤应急加固渗控方案

基于稳定饱和渗流基本理论,采用等效连续介质模型,建立了南京市江宁区长江干堤有限元模型,对垂直防渗墙、黏土铺盖、排水褥垫以及深层搅拌桩等4种渗流控制措施进行了分析和比较,并计算了堤体及周围土体的渗流特性和渗透破坏情况。计算结果表明,采用(混凝土)防渗墙和利用深层搅拌桩处理可达到堤防防渗和加固的效果。     

不完全井渗流近似计算及其应用

 本文介绍一种近似计算的解题途径:将定厚土层中的平面渗流看成是轴对称渗流的特例,用等效椭球井代替不完全井,把半无限透水土层渗流看成是定厚土层渗流的特例,结合数值计算和电拟实验成果返推逼近,得出适用于小贯入度的任意井径的轴对称不完全井渗流近似计算表达式。此外,本文将长列不完全井依次分成等阻抗长列完全井和单个轴对称不完全井两部分分别计算,列出长列不完全井的近似计算表达式。针对三维渗流计算和试验中不完全井列的处理以及渗流参数反求等问题,推荐了几种处理方法。     

无粘性土等效粒径对渗流影响的效果分析

明确了渗流即为能流,根据无粘性土等效粒径与渗流相关的理论阐述了有效粒径是控制渗流的有力指标并进行了分析,工程实例及效果分析支持了有效粒径对渗流的影响。