改进复合单元渗透矩阵调整法求解自由面三维渗流场

针对现有复合单元渗透矩阵调整法解决无压渗流问题的不足,提出了改进复合单元渗透矩阵调整法。将自由面单元分为干、湿单元以及过渡单元,对于自由面穿越的过渡单元,采用双参数罚函数法,按流量等效将渗流实区渗透系数进行调整,以便更准确地考虑单元的部分饱和和非饱和情况。该方法克服了高斯点附近积分值的不稳定问题,提高了计算精度和收敛速度。同时对有自由面渗流的自由面边界积分问题,提出了一种新的算法。经实例和工程验证,该方法有效可行。     

渗流场求解的改进排水子结构法

针对排水孔孔径小、数目多及渗流自由面位置未知的特点，把能准确模拟排水孔实际渗流行为的改进排水子结构技术与固定网格求解有自由面渗流问题的结点虚流量法相结合，解决了排水孔穿过自由面时渗流场的求解问题。作为推广应用，列举了几种典型的排水子结构模式，给出了两个应用算例     

MODFLOW中不同方程组求解方法差异分析

MODFLOW是目前世界范围内被广泛使用的地下水渗流模型。为分析MODFLOW中不同方程组求解方法及求解参数组合对计算结果精度的影响 ,对同一典型水文地质模型进行了一系列模拟试验。结果表明 :对于给定条件 ,选用PCG2法或SIP法 (如果求解参数组合选取恰当 )求解可得到满足精度的结果 ;而选用SSOR法任何使用的求解参数组合均无法获得满足精度要求的结果。模拟结果同时证实 ,除非水均衡误差也相当小 ,否则水头变化收敛指标较小时收敛的计算也不能保证计算结果有可靠的精度。     

Visual MODFLOW在水库坝区渗控设计方案确定中的应用

水库坝区渗流可导致危害性渗透破坏的发生而影响大坝的安全稳定性,因此,渗控方案设计是水利工程设计中一项重要内容。应用Visual MODFLOW,针对水库坝区渗流场的三维特征,进行三维渗流数值模拟分析,在安全、经济、合理原则基础上,确定最终渗控设计方案。实际应用表明,Visual MODFLOW是水库坝区渗流分析及确定渗控设计方案的最有效技术方法之一。     

有自由面非稳定渗流分析的改进截止负压法

截止负压法是求解有自由面渗流问题较为有效的算法之一。针对其算法特点,结合渗流本质,指出该算法的不足之处在于只引用了单参数的罚函数,从而造成自由面附近区域的渗流计算不够精确。为此,提出了引用双参数罚函数的改进截止负压法,改进后的算法更能准确地考虑单元的部分饱和非饱和作用,精确地计算单元结点外力或者结点不平衡力,进而提高计算精度和收敛速度。最后,将改进算法用于求解有自由面非稳定渗流问题,编制了相应的有限元分析程序,并通过算例进行验证。     

电排站地基及其堤坝渗流三维有限单元法计算

本文介绍某大型电排站地基与土坝组合体的三维渗流数值计算及有关方法,该项工作的目的在于应用有限单元法解决较复杂的工程问题。文中阐述了如何处理有压流和无压流同时存在的三维非均质渗流场,介绍了求自由面与伸入式排水体交线位置的插值方法,三维自由面和渗出面的自动鉴别和调整方法以及应用“分块平移法”解线性代数方程组,充分利用磁盘（带）,使中、小型计算机能解数千、上万结点的大规模问题。     

含排水孔裂隙岩体渗流与法向应力耦合的复合单元算法

提出了含排水孔裂隙岩体的渗流与法向应力耦合的复合单元算法。基于“空气单元”和“充填模型”,提出的复合单元耦合模型视排水孔和裂隙为虚拟的具有高空隙率的“充填介质”,采用复合单元前处理程序,排水孔和裂隙依据其具体位置和方位可自动离散模拟在复合单元内部,计算网格生成时无需考虑排水孔和裂隙的存在,网格划分不受限制。基于复合单元法,采用两场交叉迭代算法,建立了含排水孔裂隙岩体的渗流与法向应力耦合算法。此耦合算法不仅考虑了排水孔和裂隙中的渗流,而且考虑了排水孔和裂隙与相邻岩块之间的流量交换。通过复合单元和传统有限元两种数值模型进行简单算例分析,可知两种算法结果基本一致,进一步验证了提出的含排水孔裂隙岩体的渗流与法向应力耦合算法的有效性,同时可看出复合单元耦合模型的前处理简便快捷。     

有自由面渗流分析中密集排水孔幕的数值模拟

为准确模拟有自由面渗流场中密集排水孔幕的渗流行为,提出排水孔连续剖分新模式,避免了排水子结构算法中排水孔与整体网格不连续带来的计算困难,并在顶排型排水孔孔端设置虚拟的"渗流开关器",来实现对其作用的甄别。当排水孔失效,"开关器"关闭时只需把孔内结点作为内部点,避免了对失效排水孔按边界再处理的麻烦。排水孔的连续剖分和"开关器"的设置,既可以精细的模拟每个排水孔的作用、解决自由面穿越排水孔问题,又使大规模密集排水孔的模拟大为简化。算例验证了该方法的准确性和实用性。     

地下水与降雨对边坡地下渗流场的影响

结合施工场地所处区域水文地质条件,利用MODFLOW数值模拟软件,模拟边坡的地下水渗流场的情况,再建立一定精度的数值模型,并输入实际的各种参数,通过和实际结果相比较,验证模拟的可行性之后,对不同边坡的工况进行模拟,获得对实际具有参考价值的各种数据。指出利用渗流场模拟结果,综合其他有关情况,能更好地有针对性对边坡开展治理设计工作。     

岩体裂隙网络渗流自由面的确定方法

自由面包括潜水面和溢出面等。在地下水流分析中, 渗流自由面位置的确定至关重要。对于多孔连续介质渗流来说, 渗流自由面可用初流量法确定, 渗流自由面是一个连续的曲线;对于非连续的裂隙网络渗流来说,渗流自由面可用文中提出的迭代法进行,其渗流自由面是一个非连续的曲线, 即在裂隙处为潜水位, 在岩块处为承压水位。     

Trefftz直接法解渗流自由面问题

提出具有自由面渗流问题的Trefftz直接法,首次用Trefftz直接法求解了该边界非线性问题,避免了常规边界元法奇异积分的困难和有限元法网格变动的麻烦。以均质土坝的稳定渗流问题和非稳定渗流问题为算例,结果表明,Trefftz直接法在渗流自由面问题计算中具有计算量小、精度高以及收敛性好等特点。     

考虑渗流影响的盾构隧道开挖面稳定上限分析

通过考虑渗流影响的弹塑性有限元分析,获得渗流条件下的开挖面破坏模式,对比无渗流条件下开挖面的破坏模式,分析渗流对开挖面破坏模式的影响。基于极限上限分析,对无渗流条件下的破坏模式进行改进,提出了适合渗流条件下盾构隧道开挖面稳定性分析的破坏模式,建立了考虑渗流影响的极限分析上限法,获得了渗流条件下维持开挖面稳定的总极限支护压力。结合算例验证了该方法的有效性,并将其用于钱江隧道工程实例分析。研究表明：渗流会影响开挖面破坏模式,但当水位线不高于地表时,这种影响可以认为是一定的与隧道直径和土体内摩擦角等因素无关。总支护压力的很大部分被用于平衡渗流力,且总支护压力值与地下水位线近似呈线性关系。     

裂隙岩体饱和-非饱和渗流研究进展

本文从裂隙岩体非饱和渗流特性及参数、裂隙岩体浸润面的确定方法、渗流数学模型、工程应用研究等方面对高坝工程裂隙岩体渗流研究现状进行了系统的分析总结。当前,主要沿用多孔介质渗流的方法研究裂隙渗流,所建立的裂隙岩体非饱和渗流水力参数关系还不能真实反映裂隙渗流的特性;连续介质-非连续介质渗流模型能够较好反映裂隙岩体的空隙结构和渗流特性,要继续研究相应的数值计算方法;库水位升降变化及降雨影响下库岸边坡岩体渗流是饱和-非饱和非稳定渗流,应将饱和区与非饱和区统一起来分析。     

渗流问题的弱形式求积元分析

对于渗流问题的研究在很多领域有着广泛的应用,工程中通常采用有限元法对其进行数值求解,这往往需要耗费较大的计算资源从而限制了其计算规模。弱形式求积元法是一种简单和高效的数值方法,该方法基于问题弱形式描述,可对全域进行高阶近似,具有较快的收敛性,在结构分析领域已有广泛的应用。将弱形式求积元法应用于渗流问题的求解,分析了二维及三维渗流问题,包括承压渗流和无压渗流;对于无压渗流,采用变网格方法,使用积分点位置的多项式插值来近似表示自由面。求解了数值算例并得到了与解析解或者文献解一致的结果。结果表明:与有限元法相比,弱形式求积元法使用较少的自由度就可以得到收敛的结果,显示了弱形式求积元法在渗流分析中的有效性。     

有密集排水孔的三维饱和-非饱和渗流场分析

针对工程实际存在的饱和．非饱和边坡岩体等计算域内有密集排水孔的问题，引入排水子结构技术，推导了相应的计算公式，并开发了相关的程序，同时也简介了降雨入渗和饱和．非饱和渗流逸出面的正确模拟问题。最后对长江三峡永久船闸边坡降雨入渗饱和．非饱和渗流场问题进行了求解，分析和论证了工程中的有关渗流控制情况。     

基于MODFLOW的面状通量处理方法研究

针对国际通用软件MODFLOW缺乏面状通量处理的缺陷,基于RCH子程序(Recharge Package),开发出可实现多层面状补给和排泄的子程序包PRD(Planar Recharge and Discharge Package).应用PRD可以在模型的所有层位上进行面状补给或排泄处理.也可实现在同一层位的多次不同面...