半无限域渗流问题的边界元方法

本文讨论了半无限域中的二维渗流问题.建议用半无限长单元的计算方法而无须人为地划定计算边界.本文还对边界元法的基本原理作了简要叙述,推导了线性变化单元的计算公式,文末附有算例.     

渗流问题的边界元方法比较

由于边界元法只在边界上划分单元,因而可降低一维进行计算,且适合解决无限域问题,在渗流研究中具有独特的优点.为此,简要介绍边界元三种计算方法,并采用不同的方法对相同的算例进行计算比较.结果显示,采用边界点方法处理渗流问题,具有计算程序简单.且计算精度较高的优点.易被工程人员掌握和推广.     

无限深透水地基上土石坝坝基垂直防渗的保角变换渗流计算

近年来,在无限深透水地基或深厚覆盖层地基上修建土石坝的水利工程日趋增多,且有很多采用倒悬挂式防渗墙进行渗流控制.对于这种坝型的渗流计算,尚缺乏精确而简捷的理论公式,常采用近似的估算或经验公式.本文采用保角变换的方法,通过建立数学模型推导出在均质且理想边界条件下,土石坝基垂直防渗的渗透压力、渗流量和出逸坡降计算公式.公式简单,不仅可以计算渗透坡降和坝基渗流量,还可以计算渗透压力的分布,且相对于有限元和边界元计算模型,其计算量要小的多,计算结果的精度也能满足要求.     

无限元法在无限深透水坝基渗流计算中的应用

针对无限深透水坝基的渗流问题,在传统有限元数值模拟的基础上引入无限单元法,通过数学推导,建立有限元和无限元的耦合模型,即在传统有限元法基础上增加无限单元来模拟无限域渗流问题。以西北干旱区某大坝及坝基为例,对恒定水头作用下半无限深透水坝基进行常规有限元分析及有限元与无限元耦合分析,并将两者的计算结果进行比较,结果表明:两种方法的计算结果相差不大,但有限元和无限元耦合法计算精度可提高15%,更加接近实际情况,并且耦合法计算剖分单元会大大减少,大幅度节省计算时间。     

无限深透水地基上土石坝坝基垂直防渗研究

为分析坝基垂直防渗深度对渗流的影响,利用边界元法对无限深透水地基上土石坝的坝基垂直防渗问题,建立数学模型进行了计算。当进行垂直防渗计算时,无限深透水地基的部分边界难以确定。根据边界法的基本原理,假设从防渗墙以下的某一深度找到一条边界,当从该边界解出的未知量相对较小时,可近似认为所假设的边界就是其实际边界。分析结果表明,在同时满足渗透坡降和渗流量的情况下,建在无限深透水地基上的土石坝坝基防渗墙深度一般应选10~13倍水头。     

坝基渗流的边界元分析

采用边界元法分析了坝基渗流问题,并与有限元法和裂隙网络法的计算结果进行了比较。结果表明,用边界元法处理同类问题,具有方便、快速、精度高等优点。     

无限深透水地基上土石坝渗流控制边界元法初探

简述渗流控制理论的发展现状，指出建在无限深或较深厚覆盖层透水地基上的土石坝，其渗流控制措施的设计尚不够完善。在分析几种渗流控制的计算方法后认为，用边界元法研究无穷远处的边界条件是适合的，据此用边界元法对无限深透水地基上修筑土石坝的渗流计算问题进行了分析和讨论，提出了建模思路，给出了边界元法的数学模型。     

采用边界元法确定坝基面渗透压力

由于边界单元法只需在边界上剖分单元，且容易处理无限边界问题，所以在计算坝基面渗透压力时较有限元法具有明显的优势。介绍了坝基面渗透压力的计算理论及其边界元数值算法，并给出了应用算例。由算例分析可以看出，采用边界元法计算坝基面渗透压力，计算程序简单，占用计算机内存少，计算速度快，且计算精度较高。     

加设垂直防渗体的土石坝渗流计算方法初探

建在无限深透水地基上的土石坝,其渗流场的几何形状和边界条件较复杂,具有不同程度的非均质性和各向异性的特点,对其渗流计算方法进行了分析比较,并运用边界元计算原理,建立了无限深透水地基上土石坝坝基垂直防渗体的渗流计算模型.     

新疆透水地基上土石坝水平铺盖有效长度研究

新疆大部分的水库为平原水库,其中很大一部分大坝修建在无限深透水地基上。由于地基透水层很深,到目前为止,在理论上缺乏较精确的渗流计算方法。该文采用直接边界元法建立采用水平铺盖防渗的土石坝坝基渗流计算模型,编制了相应的计算程序,推求出无限深透水地基上土石坝水平铺盖长度与渗流量、渗透坡降的关系,得出了水平铺盖的有效长度,可供设计人员参考。     

直接边界元法在无限深透水地基渗流中的应用

为新疆无限深透水地基土石坝寻求理论上较精确的渗流计算方法,采用直接边界元法,提出了对于修建在无限深透水地基上具有水平铺盖防渗体的土石坝渗流计算模型。通过对新疆多浪水库库区第四系全新冲洪积物覆盖层的渗流计算,对比计算和实测渗流自由面,验证了模型的可行性,可供设计人员参考。     

无限深透水地基上土石坝铺盖长度对坝基渗流的影响

采用边界元法研究无限深透水地基上土石坝铺盖长度对坝基渗流的影响。土石坝坝基渗流量随铺盖的延长逐渐减小，并呈抛物线形分布；当铺盖长度达到一定值时，水力坡降稳定且渗流量的变化也不明显。由此，提出了建在无限深透水地基上的土石坝水平铺盖长度与坝前水头的关系。     

非均质无限深透水坝基不透水铺盖防渗体长度选取

非均质无限深透水地基上土石坝坝基的渗流控制问题目前尚未完全解决,工程中许多相关的实际问题均尚在解决之中。本文通过建立数值模型来分析计算非均质无限深透水坝基不透水铺盖防渗体长度选取,并用相应的模型实验来验证,理论计算和模型实验能够较好地拟合,从而得出在非均质无限深透水地基土石坝坝基渗流计算的基本方法,结果令人满意。     

非均质无限深透水地基上土石坝微透水防渗墙的有限元渗流计算

渗流问题是影响土石坝稳定安全的主要因素之一。由于目前良好的坝址在国内外的数量逐日减少,将要建设的许多大坝工程很可能设在非均质无限深透水地基上,因此,对于建在非均质无限深透水地基上的土石坝的渗流研究具有更加实际的意义。为了在满足大坝安全运行的前提下尽可能地减少渗流量,本文采用ABAQUS有限元软件对不同深度的微透水防渗墙进行渗流分析。当防渗墙深度达到10倍的坝前水深时,渗流量减小的效果已不是很明显;当防渗墙深度为2倍的坝前水深时,渗透坡降就已经满足要求,土石坝的安全运行得到了保证。     

无限深透水坝基上悬挂式防渗墙控渗试验研究

无限深透水地基上巨厚覆盖层的渗流控制是大坝建设成败的关键问题之一。悬挂式防渗墙已在许多此类工程中使用,但其控渗效果和渗流机理的分析研究仍未达成共识。为了进一步研究悬挂式防渗墙的渗流机理和控渗效果,应用无限单元和有限单元结合法来模拟无限深透水地基,分析不同渗透系数、防渗墙深度和水头差时坝基渗流量和渗透坡降的变化规律,拟合出精度较高计算式,并通过渗流槽模型试验进行了验证。分析研究发现,悬挂式防渗墙在控制无限深透水地基渗透坡降方面效果明显,能有效遏制渗透破坏;在控制渗流量方面,悬挂式防渗墙深度越大效果越明显,但需要辅助措施联合控制才能实现经济合理、技术可行的目标。分析研究结果有利于进一步认清悬挂式防渗墙的控渗规律。