碾压混凝土坝的渗流分析研究

针对碾压混凝土坝渗流特性，采用无厚度缝面单元模拟型进行渗流分析，在不增加网格节点的前提下，不但能高效地刻画出层面和缝面的特点，而且能对具有强透水能力的冷缝或裂缝进行细致的模拟，基本上解决了碾压混凝土坝的渗流建模问题。计算结果表明，采用无厚度缝面单元模型，更加符合坝体的渗流实际情况，提高了求解的精度。     

基于表皮效应的单井循环地下换热系统地下水渗流方程的统一分析

单井循环地下换热系统有循环单井、抽灌同井和填砾抽灌同井3种形式。由于上述3种热源井结构不同,导致地下水渗流数学模型繁多、复杂,并且缺乏统一的理论公式,难以应用于实际工程。为解决上述问题,文章利用表皮效应对渗透系数进行统一,获得3种热源井井壁处渗透系数转换关系式。文章以填砾抽灌同井为例,建立地下水渗流方程和边界条件,推导降深方程,并利用渗透系数转换关系式得到其它热源井的降深方程。研究结果表明:填砾抽灌同井地下水渗流方程的解析解与数值解之间的平均误差为2.0%;填砾抽灌同井地下水渗流方程可以解决填砾抽灌同井影响下的稳态、无越流承压含水层的地下水流动问题,并为实际工程应用提供理论基础。     

基于遗传神经网络的坝区初始渗流场反分析

为尝试采用遗传神经网络法解决无渗漏量资料的多目标渗流反分析问题,根据遗传神经网络的非线性映射特性,提出了基于遗传神经网络的初始渗流场反演方法,采用正交设计法设计渗流场参数样本,通过有限元分析获得钻孔水位样本,并利用遗传神经网络学习钻孔水位与渗流场各参数的非线性关系得到各参数的反演值。以卡拉水电站右岸坝区为例,反演了岩体和结构面的渗透系数和右岸边界水头,验证表明该方法在渗流场反演中具有较高的精度。     

漕河水库大坝渗流分析及加固设计方案探讨

分析了大坝坝体、坝基的渗漏原因,采用二维稳定渗流有限元法计算了坝体的渗流安全性,结果表明坝体、坝基存在渗流安全隐患.针对具体隐患部位,提出对坝体心墙部分采用冲抓套井加高心墙、开挖回填接高心墙、劈裂灌浆及对坝基部分采用帷幕灌浆、对输水涵管采用原涵管内套钢管等加固方案.通过加固后的渗流安全性分析,该措施可有效解决漕河水库的渗流及渗透稳定问题.     

渗透参数反演的可变容差法

应用最优化理论,提出了利用水头和渗流量等观测资料反演岩土体渗透参数的可变容差法．该法在近似可行概念的基础上,利用非线性单纯形法直接寻优,可以求解各类具有不同类型约束条件的优化问题．计算效率有较大提高,可解决一般实际工程渗流问题的参数反演问题．     

沙漠高温干旱地区海绵城市雨水调蓄池渗流分析

为解决沙漠地区城市所存在的“雨季看海，旱时无水用”的问题，基于常规地区海绵城市的理念，结合某沙漠地区的实际气候地质情况，根据实地N5-1区域土层渗透试验所得到的试验数据进行计算，得出地下深度5～50 m土层的渗透系数，建立若干雨水调蓄池渗流分析方案，并对不同方案进行建模计算。结果表明，在雨水调蓄池周围填充高渗透材料及底部增设垂直回灌井相结合的结构方案可较好解决雨水无法有效渗透到地下含水层中的问题。     

某抽水蓄能电站下水库局部渗控分析

渗流问题是水库建设中需解决的关键问题,采取合适的防渗措施非常重要。以某抽水蓄能电站下水库为例,基于渗流理论和有限元法,通过建立三维有限元模型,计算分析了下水库无防渗措施、采取不同防渗标准及不同防渗范围的防渗帷幕时坝址区的渗流场及渗透流量的变化。计算结果表明,设计防渗方案下防渗帷幕防渗效果显著,提高防渗标准和延长防渗范围的效果并不明显。综合各因素考虑,建议该水库采取原设计防渗方案。     

有自由面渗流分析的流形单元法

提出了用于渗流分析的流形单元法。该方法用物理覆盖来确定材料的分区与自由面，通过迭代求出自由面边界，计算区域逐步逼近实际渗流区域，适用于稳定和非稳定渗流计算。算例表明，该方法用于有自由面的渗流分析是简单有效的。     

Forchheimer型非达西渗流参数特征分析

针对目前Forchheimer方程中研究渗流参数较少的问题,运用数值模拟对比分析了Forchheimer型非达西渗流和达西渗流,验证了高渗流速度下Forchheimer型非达西渗流的正确性,进而通过非达西效应分析了Forchheimer型非达西渗流参数特征。结果表明,非达西流影响系数与渗流速度为反比关系;发生非达西渗流时,渗透系数会降低;非达西效应越明显,渗透系数越低。     

地下水渗流对竖埋管换热器传热影响的数值模拟

地下水渗流对竖埋管换热器与岩土体的热量交换具有显著影响。该文应用地下水渗流理论和传热学理论,建立考虑热传导和地下水渗流共同作用的热渗耦合传热模型;针对南宁河流阶地土层,模拟分析地下水渗流对竖埋管换热器传热的影响。研究结果表明:1)地下水渗流可以强化地埋管的换热,且随着渗流速度的增大,强化换热作用越明显;2)地下水渗流对换热器热交换的影响具有方向性,在此基础上,对竖埋管换热合理的布置方式进行分析;3)南宁河流阶地地区,仅考虑砂砾层存在地下水渗流对换热的影响,更符合工程实际。     

蓄水过程中土坝的渗流-应力耦合分析

针对土石坝在蓄水过程中应力场与渗流场间的耦合问题,基于ABAQUS平台,建构了可考虑土体非饱和特性的均质土坝的有限元计算模型,并数值模拟了蓄水过程中土坝渗流场和应力,获得了土坝的渗流、应力及变形的相关规律。结果表明,该方法操作简便,可行、有效。     

文登市抽水蓄能电站三维渗流场的有限元分析

针对抽水蓄能电站工程区中众多地下洞室和排水措施影响下渗流场的复杂性问题,给出了求解有自由面渗流场改进的截止负压法、模拟高压隧洞子结构法、模拟地下厂房密集排水孔改进的排水子结构法等,并采用IDL语言编制了基于子结构法的三维渗流场有限元计算软件GWSS,计算了文登市抽水蓄能电站工程区复杂渗流场,研究了高压输水隧洞和引水管道下水平段的钢筋混凝土衬砌开裂状态下内水外渗及工程区复杂渗流场的分布特征。结果表明,在高压隧洞下水平段上部设置排水洞和排水孔幕的排渗方案,对衬砌开裂状态下高压渗水有显著排水降压作用。     

基于无单元法的应力场与渗流场耦合分析模型

应用迭代解耦技术建立了基于无单元法的应力场与渗流场耦合分析计算模型并研制开发了计算程序。以矩形坝为例,计算比较了有无耦合作用时的坝体应力场和渗流场。结果表明,耦合作用时坝体的位移略小但分布规律一致;坝体的水平正应力分布差别较大,垂直正应力、剪应力和等势线变化较大,但分布规律一致。计算结果符合一般规律,用无单元法进行应力场和渗流场耦合分析是可行的。     

Fluent数值模拟重力坝坝基渗流场的准确性分析

为探明程序中多孔介质模型求解重力坝坝基渗流场问题的准确性,采用基于有限体积法的Fluent 数值模拟程序求解坝基渗流场,以半无限深简单地下轮廓线的二维稳定有压渗流场为例,不考虑多物理 场耦合时,基于渗流理论,采用理论求解法计算渗流场各测点表征量的精确解,并与Fluent后处理程序 输出的相应测点同一表征量的数值模拟结果进行了比较。结果表明,基于有限体积法的数值模拟结果与 理论解相比误差在3%以内,可满足工程精度要求。     

地热单井回灌渗流场理论研究

在地热开发过程中经常遇到如下问题：热储压力随开采量和时间的增加而降低，地热尾水排放造成热污染和资源浪费等。回灌是解决上述问题的有效方法。针对回灌过程中渗流场的动态变化，建立地热回灌渗流场数学模型，推导了渗透系数恒定与变化时不同条件下的单井回灌公式。实例分析表明：所得公式能够表征回灌渗流场中各变量之间的相互关系，可以解释和预测回灌过程中水头与流量的变化趋势。     

均质土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型

从均质土坝的渗透特性出发，分析了均质土坝渗流场与应力场相互作用的力学机制，提出了均质土坝渗流场与应力场耦合分析的连续介质数学模型，并讨论了该数学模型的有限元数值解法。     

坝基渗流分析的边界点法

采用边界点法分析坝基渗流问题,编制了计算程序并与有限单元法和裂隙网络法的计算结果比较.结果表明,采用边界点法处理坝基渗流问题计算程序简单、速度快、精度高.     

深圳抽水蓄能电站地下厂房渗流特性研究

采用固定网格并借助于节点虚流量法求得渗流自由面,通过改进排水子结构法和排水孔开关器技术,针对裂隙与断层等结构面以及外水压力影响,用三维渗流有限元法计算得深圳抽水蓄能电站地下厂房渗流场分布规律,经过对各计算工况渗流特性的对比和综合分析,得出优选的渗控方案.     

振冲碎石桩复合地基的等效渗透系数计算方法

振冲碎石桩法是水利工程常用的地基加固方法,其加固形成的复合地基涉及到桩体及其桩间土等多种材料及扰动挤密作用影响等,渗流特性复杂。对此,结合某水电站工程实际,依据振冲碎石桩布置及复合地基桩体和桩间土的特性和面积比例,考虑扰动挤密作用对渗透特性的影响,提出了振冲碎石桩复合地基的等效渗透系数计算方法,从渗透流量和位势分布等渗流要素,并采用三维有限元法,计算比较了真实模型(实际参数)、复合地基模型(等效渗透系数)两种模型坝体和坝基的渗流场。结果表明,采用复合地基等效渗透系数计算的坝体和坝基渗流场基本符合精细模拟振冲碎石桩时计算的渗流场,可见该方法合理、有效,可用于类似工程渗流场的计算分析。