饱和—非饱和土体非稳定渗流数值分析

本文对一般的非饱和渗流有限元计算方法加以改进，有效地消除了非饱和渗流数值计算中存在的数值弥散现象。同时还提出了一种简便有效的逸出面处理新方法，并给出了非饱和非稳定渗流计算的实例。     

复杂地基对西龙池面板堆石坝三维应力及变形的影响研究

西龙池抽水蓄能电站的下水库大坝为沥青混凝土面板堆石坝，坝址碎石料覆盖层较深，且河床基岩面向下游倾斜，大坝设计中如何合理利用坝基覆盖层碎石料并减少坝基开挖量是十分重要的问题。本文采用清华非线性解耦K－G模型，进行大坝三维非线性有限元分析，研究了蓄水期坝体变形特点及下游坡及坝趾区坝基的稳定问题，并提出相应的工程措施。     

饱和-非饱和土中渗流Richards方程有限元算法

发展了一种求解理查森方程的一般有限元算法。该方法采用积分法处理孔隙水压力对时间的导数项,采用集中质量技术处理有限元方程中质量矩阵来保证数值稳定。所采用的质量守恒迭代方法不须改变迭代方式,采用一般的Picard迭代方法。该方法能求解入渗、地下水位瞬变和排水等范围广泛的饱和-非饱和渗流问题。对3个已公开发表具有详细试验数据的算例的模拟表明,该方法对入渗锋、稳定渗流地下水位和非稳定渗流溢出面都模拟很好。Picard迭代方法效率很高,且无数值振荡发生。     

饱和-非饱和土中Richards方程的有限元算法

发展了求解理查森方程的一种一般的有限元算法。该方法采用积分法处理孔隙水压力对时间的导数项，采用集中质量技术处理有限元方程中质量矩阵来保证数值稳定。现存的绝大部分方法在时步内一般仅按照当前的孔隙水压力计算导水系数，而本算法明确地考虑了时步内导水系数随时间的变化。所采用的质量守恒迭代方法不须改变迭代方式，采用一般的Picard迭代方法。该方法能求解入渗、地下水位瞬变和排水等范围广泛的饱和－非饱和渗流问题。对3个已公开发表具有详细试验数据的算例的模拟表明，该方法对入渗锋、稳定渗流地下水位和非稳定渗流溢出面都模拟很好。Picard迭代方法效率很高，且无数值振荡发生。给出了方法的细节使其他人能容易的实现。     

双层堤基管涌动态发展的有限元模拟

提出了模拟堤基管涌动态发展的概化模型,编制了相应的计算程序,用砂槽模型试验结果进行了验证,并对双层堤基管涌发展过程中的渗流场特点进行了计算分析,对有限元计算中的参数取值进行了探讨。     

波浪作用下海床的稳定性与液化分析

波浪作用下海床的稳定性与液化分析是海底管线、防波堤和海洋平台设计中必须仔细考虑的问题。本文推荐了一个循环荷载作用下土体的弹塑性实用本构模型，并给出了一种粉土的模型参数。该模型直接根据初始应力状态和循环应力的大小与作用时间计算土体的塑性应变增量，在有限元计算中不需要引入弹塑性矩阵。采用Biot理论和有限单元法，计算了粉土海床在波浪作用下的孔隙水压力和有效应力的变化过程，并对海床的稳定性和液化进行了分析。计算结果与波浪槽实验反映的规律是相符的。     

有自由面渗流分析的虚单元法

有自由面渗流分析的有限元法一般采用移动网格法，近年来出现了几种固定网格法在扩大了的域上求解，本文在上述方法的基础上，提出了有自由面渗流分析的虚单元法，该法优于上述方法。     

堤基管涌动态发展的数值模拟

针对表层为相对不透水的黏性土薄层,下层为砂层的二元堤基管涌问题,提出了一个模拟堤基内部以管道形式溯源发展的流土型管涌的有限元数值模型.考虑了管涌通道中含沙浓度对水流阻力的影响,按照达西公式的形式给出了管涌区域流动的等效渗透系数的计算公式,将管涌通道和非管涌区统一用常规渗流分析方法求解;引入通道边壁土壤侵蚀速率与水流剪切力的关系,建立了管道输沙平衡方程.求解渗流方程和输沙平衡方程即可获得管涌通道随时间发展的动态过程.管涌砂槽模型试验的模拟表明,该模型能够定量地模拟管涌随时间发展的动态过程.     

坝基防渗墙及墙下灌浆帷幕渗流及渗透稳定性分析

采用三维有限元计算软件SEEPAGE1.0对扎雪水电站坝基进行了稳定渗流计算,分析了悬挂式防渗墙下灌浆帷幕深度对渗流场的影响,探讨了覆盖层中的渗透稳定性问题,确定了经济合理的防渗方案,并分析了防渗墙开裂对渗流场的影响.结果表明,覆盖层中帷幕底部的渗透坡降最大,并以此处为中心,向四周迅速减小.整体渗透稳定性较好,防渗墙底部出现交错裂缝对渗控效果影响不大.     

三峡库区寨坝变形体的渗流变形有限元耦合分析

三峡库区寨坝民德小学变形体是山前坡积物、崩积物以及滑坡堆积物等的混杂体,中部存在孤立的块碎石含水层,地下水位较高。公路开挖引起了远场集中通道排水疏干和开挖面附近卸载,导致了不均匀变形破坏产生。本文给出了这种开挖卸载与排水疏干共同作用下,边坡饱和-非饱和渗流与变形耦合的有限元分析方法。研究表明,集中通道排水造成了坡体大范围的孔隙水压力下降,从而导致不均匀变形和地面开裂;其中通道排水诱发的不均匀变形将随着排水通道的封堵和地下水位的回升而停止,而纯粹的开挖卸载主要影响开挖面附近的土体变形。这一典型实例所揭示的机理模式,可以解释工程施工区通常出现的因开挖和开挖引起的排水所诱发的远近变形破坏现象的实质。