裂隙岩体渗流与应力耦全分析的四自由度全耦合法

本文首次提出裂隙岩体渗流与应力耦合分析的新方法－四自由度全耦合法，该法不仅考虑了裂隙渗透性随应力的变化，而且建立的同时以渗流水压力的位移为未知值的耦合方程组，     

小湾电站坝址区渗流与应力场耦合分析

本文研究了小湾电站坝址区岩体渗流场与应力场的耦合相互作用，并结合右坝肩Ｆ１１断层的特性，探讨了裂隙内具有不同填充物情况下，裂隙表面分形对裂隙渗流和应力的影响，通过数值分析，得到了场耦合情况下的渗流分布及断层Ｆ１１在不同应力水平下的分维数－渗流量、不同分维数下的应力－裂隙开度、应力－流量关系曲线。     

裂隙岩体渗流场与应力场的耦合数值分析

裂隙岩体渗流场与应力场耦合是一个复杂的地质问题.本文基于裂隙-空隙双重连续介质对裂隙岩体渗流场与应力场进行耦合分析,推导建立了数学模型,并将该模型用于实际边坡工程的岩体裂隙进行数值模拟,分别对不考虑应力影响下的渗流场和不考虑渗流影响下的应力场以及两场相互耦合时的稳定性进行了研究,由于耦合作用下与任意单场作用下相比差异较大,因此考虑岩体裂隙多场耦合作用是必要的也是符合事实的[1].     

裂隙网络岩体非稳定渗流场与应力场耦合分析

岩体裂隙网络渗流的特点是渗流沿裂隙网络定向流动,体现出明显的非均匀性和各向异性,这决定了裂隙网络渗流的特殊性;裂隙岩体中渗流与应力的相瓦作用主要也是通过岩体中的裂隙.从裂隙网络渗流的特点出发,以岩体裂隙网络渗流与岩体应力相互影响、相互作用的耦合机理为基础,研究裂隙岩体中渗流场和应力场相互影响以及二者随渗透水流时间及边界条件的变化规律\编制相应程序,并通过算例进行了验证;考虑耦合情况下,裂隙岩体渗流场与应力场较不考虑耦合时均有明显变化.     

裂隙岩体边坡稳定性的渗流与应力耦合分析

用裂隙岩体渗流与应力耦合分析的四自由度全耦合法对岩质边坡进行耦合分析,通过强度折减有限元法求解岩体边坡的稳定安全系数。四自由度全耦合法建立了同时以渗流水压和位移为未知量的耦合方程组,使得渗流场与应力场的求解能够一次性完成,与两场交叉迭代分析方法相比达到了彻底的完全耦合。通过强度折减,整个系统达到不稳定状态,有限元计算将不收敛,此时的折减系数就是安全系数。算例表明由此求得的边坡稳定安全系数和滑动面都与传统方法十分接近。     

岩体渗流-应力耦合裂隙网络模型研究进展

裂隙岩体结构复杂,岩体的渗流特性与应力环境存在着密切关系,渗流场对应力场同样也存在影响.在国内外相关研究的基础上,系统地归纳了岩体渗流-应力耦合裂隙网络模型的建立思路、裂隙处理方法等.提出地下岩体中裂隙网络是无法完全可观测的,实际得到的数据并不充分,在随机模拟时,如何选择反映实际岩体特性的随机分布还有待进一步研究,在耦合模型中如何更真实地表征裂隙随应力的变化关系也需进一步研究.     

岩体单裂隙流固热化学耦合作用数值模拟研究

为全面研究渗流、应力、化学、温度影响下岩体裂隙的变化,建立了岩体单裂隙的流-固-热-化四场全耦合数学模型,并以Comsol Multiphysics软件为基础,将该数学模型转化为一个统一的偏微分方程组,实现了四场全耦合数值求解。该模型给出了更接近真实物理过程的数值解答,避免用松散耦合法求解多场耦合问题带来的误差。同时通过对两个实例的计算模拟,分析了在渗流、压应力、水化学溶蚀和温度等多因素耦合作用下,岩体单裂隙渗透特性的变化规律,得出了裂隙岩体渗透特性的影响机理和关键影响因素。     

龙滩碾压混凝土重力坝渗流场与应力场耦合数值模拟

龙滩碾压混凝土重力坝最大坝高216．5m，位于中国广西壮族自治区红水河上。本从碾压混凝土坝的渗透特性出发，分析了碾压混凝土坝层(缝)面渗流与坝体应力相互影响的耦合机理：层(缝)面渗流向层(缝)壁面施加法向渗透压力和切向拖曳力来影响坝体应力，坝体应力改变层(缝)面的等效隙宽来影响渗流；进而提出了碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型，讨论了该耦合模型的有限元数值解法，并进行了龙滩碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合数值模拟。从数值模拟结果可以看出，耦合作用使各应力分量增大，而且使坝踵附近的应力集中现象加剧。     

岩体渗流应力耦合作用研究综述

系统阐述了岩体渗流应力耦合作用的研究现状与进展,探讨了渗流应力耦合模型的建立方法及解耦途径,论述了单裂隙面耦合特性的研究方法,对裂隙网络耦合理论中几个具有代表意义的渗流模型作了较详细的描述和比较。     

碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型

从碾压混凝土坝的渗透特性出发，分析了碾压混凝土坝层（缝）面渗流与坝体应力相互影响的耦合机理，层（缝）面渗流向层（缝）壁面施加法向渗透压力和切向拖曳力来影响坝体应力，坝体应力改变层（缝）面的等效隙宽来影响渗流，进而提出了碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型。讨论了该耦合模型的有限元数值解法，并给出了工程应用实例，由计算实例可看出，耦合作用使坝体渗流场发生变化。并且使坝体应力增大，使坝踵处的应力集中加剧。     

求解有自由面渗流问题的初流量法的改进

指出导致初流量法解不稳定的主要原因，提出了区域识别函数的新概念，对不连续的区域识别函数进行了线性微调，使之连续化，提出了“改进初流量法”.无论理论还是算例皆表明，“改进初流量法”既保持了只需一次形成和分解总体传导矩阵的优点，又解决了初流量法解不稳定的问题，使之具有较好的收敛性。     

岩体裂缝扩展的渗流-应力耦合分析模型

应用无单元法,对渗流场和与应力场耦合作用下的岩体裂缝扩展进行追踪。裂缝扩展计算采用断裂力学最大周向正应力理论。应力场和渗流场的耦合作用通过以渗透压力和渗透系数为交互因子的迭代计算考虑,其中裂缝区还考虑了裂缝中水对缝壁的拖曳力。裂缝扩展计算每一步所产生的新结构都要进行渗流-应力耦合分析,直至裂缝稳定为止。算例结果表明,所建数值模型能较真实地反映水流对裂缝扩展的影响,并能较好地模拟渗流-应力耦合作用下的裂缝扩展过程。     

裂隙岩体渗流新模型

为适应网状和层状渗透结构，根据多边形裂隙网络理论．确立了裂隙网络生成的原理和方法，系统地推导了在渗流和应力耦合作用下裂隙岩体渗流模型。并结合拉西瓦水电站坝区岩体裂隙构造的特征，进行了渗流计算和分析；还与连续介质和裂隙网络渗流模型进行了计算比较。     

A New Method for Simultaneous Calibration of Demand Pattern and Hazen-Williams Coefficients in Water Distribution Systems

Water distribution systems, where flow in some pipes is not measured or storage tanks are connected together, calculation of demand pattern coefficients of the network is difficult. Since, Hazen-Williams coefficients of the network are also unknown; the problem is becoming unintelligible further. The present study proposes a new method for simultaneous calibration of demand pattern and Hazen-Williams coefficients that uses the Ant Colony Optimization (ACO) algorithms coupled with the hydraulic simulator (EPANET2) in a MATLAB code. In this paper demand pattern and Hazen-Williams coefficients are the calibration parameters and measured data consist of nodal pressure heads and pipe flows. The defined objective function minimizes the difference between the measured and simulated values. The new proposed method was tested on a two-loop test example and a real water distribution network. The results show that the new calibration model is able to calibrate demand pattern and Hazen-Williams coefficients simultaneously with high precision and accuracy.     

基于初流量法的子结构技术在渗流分析中的应用

水利水电工程中地下厂房或洞室往往采用密集排水孔的排水措施,以确保其长期稳定和安全运行.对其作渗流计算时,由于渗流自由面的求解是一个非线性问题,而密集排水孔的模拟条件较为复杂,这两个问题往往交织在一起,计算难度很大.本文在引入连续调整系数对初流量法进行改进的基础上,采用子结构技术,并将子结构作为整体网格结构的一部分进行处理,统筹兼顾整体和局部（密集排水孔）渗流场,较好的解决了上述问题.并将该方法应用于泵站地下主厂房的渗流场分析中,取得较好的效果.     

高地应力区洞室围岩开裂问题研究进展

综述了近年来国内外高地应力下地下洞室围岩开裂问题的研究进展,重点分析了围岩开裂机理、应力和应变开裂判据,总结了围岩开裂影响因素及工程实际中常用的微震监测、声发射监测等监测与监控手段和常用的数值模拟软件,并指出了当前研究中存在的主要不足之处,包括爆破开挖、邻洞开挖和中间主应力对围岩开裂的影响等,认为爆炸荷载与地应力动态卸荷耦合分析、连续与非连续耦合数值模拟及地下洞室动态设计等将是今后的研究重点和突破方向。     

结构性黏土的二元介质渗流模型

在岩土破损力学理论的框架内，将结构性黏土看作由不同渗透性能的结构块和结构带组成的二元介质材料，建立了结构性黏土的二元介质渗流模型。进行了一维固结计算，结果说明该模型能与现有二元介质应力应变关系配套进行变形和渗流耦合分析，并能较好地描述结构性黏土的固结过程。     

应力作用下裂隙岩体渗流特性的试验研究

 对在应力作用下接触型岩体裂隙的渗流基本规律作了研究。通过由天然大理石板人工构成的裂隙模型(仿真模型)进行的试验研究，探索了接触型岩体裂隙在大应力及高水头耦合作用下渗流的基本规律，除试验研究外，并做了数值模型分析，以此与试验结果相互验证。     

软弱夹层与结构面的力学参数反演

为了克服利用传统的目标函数难以精确反演软弱夹层与结构面力学参数的困难。首先分析了其原因，指出是由于在传统目标函数中力学参数的灵敏度是岩层厚度的正比函数。随后引进了岩体宏观应变的概念，构造了一种新的目标函数。利用该目标函数可克服力学参数灵敏度的尺寸效应，增加软弱夹层与结构面力学参数在目标函数中的灵敏度，因而可以准确地反演出层状岩体中软弱夹层与结构面的参数。两个具体的算例也证明了本文方法的正确性。