饱和-非饱和岩土非稳定渗流有限元分析研究

本文对饱和－非饱和渗流有限元分析方法加以改进，提出了修正容水度和加速迭代收敛技术的新方法，消除了饱和－非饱和渗流计算中的数值弥散现象，提高了收敛速度。给出的算例说明了本文理论的正确性。  

三维饱和-非饱和降雨入渗渗流场分析

用饱和-非饱和达西渗流理论对降雨入渗的复杂渗流场问题用有限单元法求解，在理论上进行了深入的研究。文中特别提出了降雨入渗边界条件及非饱和逸出面边界条件(包括降雨中间停雨时期边界条件)在渗流场求解中的正确处理方法，提出和定义了描述土体渗流特性的极限含水率和蒸逸系数的两个新概念。两个算例的数值试验也进一步表明，文中所用的降雨入渗渗流场分析方法结果合理，实用性强。  

河堤内非稳定渗流的实测与分析

在长期洪水渗透的作用下，堤防内的浸润线上升并到达背水坡脚，这会引起堤防内的孔隙水压力上升和非饱和状态土的强度下降，经常由此而导致堤防发生塌陷和滑动破坏。本文通过原尺寸堤防的洪水渗透试验对堤防内洪水渗透的过程和特征进行了观测，并通过对大型河堤长期洪水渗透试验的饱和-非饱和渗流的有限元解析，研究了洪水渗透的过程和特征，分析了各种条件对河堤内渗流的影响。  

降雨入渗条件下边坡的稳定性分析

把降雨入渗条件下的边坡稳定性问题转化为图论中的最短路问题,基于饱和-非饱和渗流有限元计算得到的应力场和渗流场来计算边坡的最危险滑动面及其安全系数,在降雨入渗过程中,考虑基质吸力对滑动面抗剪强度的影响,采用修改的Mohr-Coulomb破坏准则来计算非饱和边坡的抗剪强度。降雨入渗过程及其对边坡力学行为的影响采用一个二维的有限元渗流-应力耦合程序进行分析,研究降雨入渗过程对边坡的孔隙水压力、位移以及安全系数的影响,计算结果表明,在降雨入渗过程中,边坡的安全系数在不断减小,降雨停止之后,边坡的安全系数还会持续减小一段时间,随着排水的不断进行,边坡的安全系数又会逐渐增大。  

岩石节理非饱和渗流特性研究

根据岩石节理非饱和渗流试验所测定的节理排泄和吸湿过程，探讨了节理非饱和渗流机理，提出了基于节理概率分布的毛细压力与饱和度的解析模型以及节理非饱和水力传导度的理论表达式. 研究表明，单节理非饱和渗流特性与二维非均质多孔介质具有一定的相似性，本文提出的有关模型可作为确定岩石节理非饱和渗流参数的基本方法。  

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。  

基于饱和度分布的渗流计算

该文以多孔介质的饱和度和渗流场总水头为变量建立了统一的饱和一非饱和渗流模型.该模型将渗流场概化为饱和区与非饱和区两部分,使得模型的非线性抛物型方程在这两个区域分别退化为Poisson方程和对流方程.用有限元方法联立迭代求解这两个方程可以求得渗流场的总水头分布与饱和度分布,从而求得渗流自由面.分别利用双介质土柱恒定渗流解析解和吉林二道江电厂储灰坝电模拟实验对该方法可靠性和有效性进行了验证,取得了很好的效果.  

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．  

土壤水分特征曲线模型对数值模拟非饱和渗流的影响

土壤水分特征曲线直接影响非饱和渗流场压力水头和含水率的预测结果.Brooks-Corcy模型和van Genuchten模型是目前运用最广泛的土壤水分特征曲线模型.本文给定三种不同质地土壤(粘土、砂土和砾石)的BC模型参数,根据Morel提出的BC模型与VG模型等价的参数关系计算出VG模型参数.采用上述两模型分别对这三种土壤进行了均质土柱的入渗过程模拟.两种模型的计算结果有一定差别.三种土壤土柱的VG模型湿润锋推进速度都比Bc模型大.由于粘土的初始含水率接近饱和,BC模型和VG模型的渗流场差距最大.粘土土柱上表面压力水头的变化幅度BC模型小于VG模型,而含水率的变化幅度BC模型大于VG模型.砂土和砾石土柱上表面压力水头和含水率的变化幅度都为BC模型大于VG模型.砂土土柱BC模型和VG模型的渗流场差距随入渗时间的持续而加剧.  

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和-非饱和渗流有限元模拟

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和-非饱和渗流理论和Galerkin有限元法，建立了三维有限元数值计算模型，对该试验进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性，选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型，详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中变化情况，并计算了渗漏达到稳定时的渗漏量。数值模型计算成果与物理模型试验结果变化规律一致，论证了数值饱和-非饱和渗流方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场，并计算缺陷渗漏量。