堤坝中饱和与非饱和渗流计算方法研究

本文研究了堤坝渗流分析的一种新方法:饱和——非饱和渗流的有限单元数值方法。主要研究内容是根据饱和——非饱和渗流规律建立数学模型,将坝内饱和区与非饱和区偶合在一起,构成整体的分析模型。数值计算结果表明自由水面线,等压线分希合理,同时与模型试验资料颇为一致。此外,在进行了饱和,饱和——非饱和土坝渗流数值计算的基础上,对比了二种计算方法和数值计算结果。表明:饱和——非饱和渗流分析,无需进行自由面的调整,不存在给水度这个参数的选取问题,而且也避免了饱和渗流分析中有时因单元剖分不合理而出现“缺口”的现象。该数学模型较饱和渗流分析数学模型在物理概念上更为完善。     

基于饱和——非饱和土理论的加固土石坝稳定性对比分析

本文基于饱和—非饱和土对病险土坝坝坡稳定的影响研究,通过对比分析仅考虑饱和土与考虑饱和—非饱和土这两种理论下传统方法(即大坝渗流采用有限元法,稳定采用极限平衡法分析)与有限元法(即大坝渗流和稳定均采用有限元法分析)所得大坝加固前后的计算结果,得出饱和—非饱和土理论分析病险土坝更精确,高于正常蓄水位的水位采用饱和渗流分析较安全,正常蓄水位及低于它的水位采用饱和非饱和渗流分析更精确。     

基于饱和-非饱和土理论的病险土坝稳定性分析

在病险土坝坝坡稳定分析中引入饱和-非饱和土理论,通过推导饱和-非饱和渗流统一方程和优选非饱和土的特征参数,提出了饱和-非饱和土理论的优化法来分析病险土坝的新思路,并结合工程实例对比分析仅考虑饱和土和考虑饱和-非饱和土的优化法两种理论下的病险土坝坝坡稳定的计算结果。结果表明:考虑饱和-非饱和土理论后,病险大坝加固前安全系数高出3.6%、加固后安全系数高出3.8%,同时可看出滑动弧面明显加深,说明了安全系数提高的合理性,因此考虑饱和-非饱和土理论的优化法用于病险土坝坝坡分析更为合理。     

考虑降雨入渗及饱和-非饱和渗流作用下的土石坝边坡稳定性研究

在采用土体孔隙水压力描述非饱和土渗透特性的基础上,对某土坝模型进行了饱和—非饱和渗流计算,并应用于降雨入渗条件下的边坡稳定分析.计算成果表明,对于地下水位较深或可能出现浅层滑坡的情况,采用非饱和土强度理论得出的计算成果更为符合工程实际.     

堤坝饱和非饱和渗流计算的有限单元法

对饱和与非饱和渗流计算的有限单元法进行了推导，并建立了数学模型。通过计算，比较了一般的饱和渗流与饱和一非饱和渗流两种模型的计算结果，并引用模型试验资料进行验证，其结果表明，饱和非饱和渗流计算方法具有不进行自由面调整等优点，在物理概念上更为完善。     

堤坝饱和与非饱和渗流计算的有限单元法

对饱和与非饱和渗流计算的有限单元法进行了推导，并建立了数学模型。通过计算，比较了一般的饱和渗流与饱和一非饱和渗流两种模型的计算结果，并引用模型试验资料进行验证。其结果表明，饱和非饱和渗流计算方法具有不进行自由面调整等优点，在物理概念上更为完善。     

基于有限元的病险土石坝防渗加固效果评价

渗流问题是土坝安全的关键之所在,因此在对病险水库进行除险加固以及防渗加固效果评价时,渗流计算是最重要的内容。本文考虑了坝体的饱和与非饱和区域,分析了基于非饱和理论的土石坝渗流计算有限元方程、边界条件以及求解方法,在此基础上结合工程实例分析了某土石坝采用混凝土防渗心墙的渗流加固措施的效果,计算结果表明,采用混凝土防渗心墙能够很好地控制坝体渗流,降低坝体的浸润线以及渗流量,工程效益显著。     

饱和-非饱和渗流计算参数分析

在饱和 非饱和渗流计算中,非饱和渗流参数的选择至关重要。通过开展非饱和渗流参数试验及非饱和渗流模型试验,用模型试验结果作为评判标准,研究了VG模型代入法和试验数据法之间的差距,提出了"双参数VG模型"的方法。结果表明,利用"双参数VG模型"代入数值计算中,计算结果可以较好地和试验结果相吻合。     

考虑非饱和区影响的土石坝渗流有限元计算

传统的有限元饱和渗流计算往往把渗透系数取作定值,而实际上非饱和土渗透系数呈非线性函数关系,与体积含水率、孔隙水压力密切相关.基于饱和-非饱和土渗流计算模型与原理,本文考虑渗流场非饱和区对堤坝渗流的影响,对某土石坝进行了渗流有限元计算与分析.算例结果表明,应用该思想与方法计算土石坝渗流,可以获得较为准确合理的渗流场计算结果.     

(复合)土工膜防渗土石坝饱和-非饱和渗流特性

分别采用完全饱和渗流及饱和 非饱和渗流有限元计算理论,对(复合)土工膜防渗土石坝进行渗流场仿真分析,重点研究土工膜等效处理时不同厚度放大倍数下大坝渗流场变化规律,同时结合坝体土石料不同渗透特性,计算得到大坝渗流量和浸润线与土工膜厚度放大倍数之间的关系,并比较了按完全饱和渗流理论与饱和 非饱和渗流理论计算结果的差别。结果表明:在坝体土石料渗透特性相同的情况下,土工膜不同厚度放大倍数时浸润线仅在土工膜等效区有较大差别,在膜后坝体部位基本保持不变;大坝渗流量与土工膜厚度放大倍数及坝体填料的渗透特性相关,按饱和渗流理论计算所得的大坝渗流量大于按饱和 非饱和渗流理论计算得到的渗流量。     

基于ABAQUS的土坝水流入渗与水流冲击的力学特性分析

为了研究水流入渗及水流冲击对土坝力学特性的影响,基于ABAQUS,进行了土坝水流入渗与冲击的数值模型,通过渗透系数与基质吸力及孔压与饱和度数据作为渗流基础,对水体渗流土坝进行研究,得出了土坝的饱和区、非饱和区与浸润线位置。在稳定渗流的基础上,通过增大水压的方式,对水流冲击进行研究,得出了水流冲击会对坝水结合面的土体造成剥落脱离的结论。     

土坝饱和与非饱和稳定渗流场的有限元分析

本文建立了三维饱和非饱和稳定渗流场的数学模型,并用赤井浩一的砂槽模型实验资料验证了该模型和计算程序。然后,通过数值模拟计算探讨了土坝稳定渗流场饱和非饱和流模型与传统的饱和流模型分析结果的区别,说明了考虑饱和非饱和水流运动的意义。     

基于无单元Galerkin法的饱和-非饱和土石坝渗流正演模拟

在土石坝渗流正演模拟中,仅研究饱和区域的渗流场并不能全面真实地反映出土石坝地下渗流状态,非饱和渗流区域的研究同样至关重要,利用无单元Galerkin法对饱和-非饱和渗流域进行求解。首先从达西定律出发,推导了渗流方程及边界条件,其中详细推导了无单元Galerkin法——通过滑动最小二乘法构造形函数,同时利用罚函数的方法计算边界条件。然后,通过与GeoStudio软件计算出的仅饱和渗流场以及饱和-非饱和渗流场进行比较,证明了该方法的准确性及有效性。最后,通过不同的均质和非均质模型,研究了坝体中零压力线、水头值、孔隙压力、含水率的分布。无单元Galerkin法只需要通过节点来实现对全域渗流场的精确逼近,解决了对网格单元的依赖问题,与其他数值方法相比,其具有前期处理数据简单和精度高的优点,更适合稳定饱和-非饱和渗流场这种复杂情况的正演模拟。     

非饱和土体渗流参数研究

土石坝渗流分析的重要任务之一为防止发生渗透破坏。以往的研究由于对非饱和土体渗流参数的理论研究不足,主要集中在对坝体饱和渗流的分析,不能真实反映土石坝渗流动态情况。采用土壤特性计算软件初步确定非饱和渗流参数。结合前人研究可靠的Fredlund数学模型和VG数学模型,运用1stOpt数据分析处理软件分别对土-水特征曲线及非饱和渗透系数曲线进行数据拟合及修正,结果表明:拟合相关系数满足精度要求,运用相应拟合结果进行非饱和土体渗流计算是合理可行的,其拟合结果可用于非饱和土的渗流计算。更多还原     

某大坝泄洪期间下游岸坡瞬态渗流场的数值模拟

大坝泄洪形成雾化及河水位上涨,影响下游岸坡内部渗流场的变化属于饱和-非饱和渗流问题.作者在饱和-非饱和渗流理论以及非饱和土水特征理论的基础上,以某水电工程岸坡为例,用数值分析的方法模拟在大坝泄洪中下游岸坡内部饱和-非饱和渗流场的时事变化,就孔隙水压力分布情况作专门分析.渗流场的时事模拟能够提供不同时刻点计算区域的含水量以及孔隙水压力大小分布,因此可以为岸坡的稳定性计算提供依据.     

基于双剪理论的饱和/非饱和渗流边坡稳定性分析

根据Bishop非饱和有效应力假定建立了适用于非饱和土的双剪统一强度理论。基于非饱和土双剪统一强度理论使用二维显式有限差分程序FLAC,以某边坡模型试验为例,考虑土体强度的中间主应力效应及渗流的影响,分析了地下水位升降导致的饱和/非饱和渗流条件下边坡稳定性分析问题。饱和及非饱和渗流的计算分析均说明忽略中间主应力效应的计算结果与边坡模型试验结果不相符。地下水位下降过程中,按相关联流动法则计算得出边坡只存在一条滑动面,而非相关联流动法则计算结果显示边坡存在多条滑动面。     

土石坝饱和非饱和渗流的数值分析

土石坝渗流问题直接威胁着坝体的安全稳定,为给土石坝的设计及运行提供理论依据,在前人研究的基础上,以多孔介质的饱和度和渗流场总水头为变量,建立饱和非饱和渗流数学模型,用有限元方法求渗流场的总水头分布与饱和度分布,通过饱和度的分布来自动的捕捉渗透自由面。最后用均质土坝模型和大唐珲春电厂储灰坝算例对该方法的可靠性和有效性进行了验证。结果表明,水库水位升降后坝体的浸润线变化过程符合实际规律,数值计算和电模拟试验结果基本吻合。用饱和度的分布来自动捕捉渗透自由面和确定逸出边界,迭代收敛速度快,准确性高。     

刘家坡滑坡非饱和渗流情况下的稳定分析

分析研究刘家坡滑坡在暴雨作用下的渗流场,通过正交实验确定饱和———非饱和渗流计算参数。并应用粘弹塑性有限单元法对滑坡在非饱和渗流场作用下的稳定性进行了分析评价。     

暴雨入渗下裂隙岩体边坡渗流及稳定分析

根据单裂隙饱和-非饱和渗流实验结果，确立了裂隙岩体渗流时饱和度与负压及饱和-非饱和渗透系数与负压之间的实验关系式，进而建立了有暴雨入渗下三维裂隙网络饱和-非饱和渗流数学模型，针对龙滩水电站左岸蠕变体边坡进行了不同工况下的渗流与稳定性分析，并相应给出了其高边坡工程安全施工建议措施．     

饱和——非饱和渗流模型在多层自由面渗流分析中的应用

针对灰坝灰面上部来水和地层渗透性相差较大而且地下水埋藏较深的复杂渗流情况，采用饱和－非饱和渗流模型进行分析，避开了用饱和渗流方法分析时带来的边界条件处理和自由调整的困难。其计算结果合理，为分析灰水下渗对地下水污染问题提供了依据，并为解决具有多层自由面地层的复杂渗流分析提供了一个简单实用的方法。