基于空气单元法的水电站厂房排水孔模拟研究

以空气单元法为基础,给排水孔赋予一定的渗透系数,用以表征其排水作用,将其像渗流计算域中其他土体、岩块单元一样加入到传统的有限元渗流计算方法中.将广为采用的弃单元法作为基准,对比空气单元法的模拟结果,得到满足工程误差要求的排水孔直接模拟渗透系数的取值范围.结果表明,对于孔口出流式,可以在有限元模拟计算中排水孔的渗透系数取...     

渗流分析中排水孔模拟复合单元法的参数研究

复合单元法是一种求解含排水孔渗流场的新方法,它将排水孔虚含于常规岩石单元内部,并为之建立新的计算模型,分析表明：该方法避免了在数据前处理工作中绘制细小、繁多的排水孔和其与岩石单元间的过渡单元,为含排水孔结构的渗流计算提供了很大的方便,具有较高的实用价值,针对该方法应用时涉及到的不确定参数取值问题,本通过算例给出含不同形式有压排水孔渗流场计算时复合单元界面参数取值规律,以利工程应用。     

模拟排水孔的复合单元法研究

用复合单元法进行渗流分析时,视排水孔为强渗透介质,并将其作为“空气子单元”置于常规岩(土)体单元内部,肜成涵盖排水孔的复合单元,但排水孔无需在计算网格中绘出。该方法既可以精细模拟每个排水孔的作用,又避免了绘制排水孔网格的困难。当排水孔的设计发生变化时,也无需改变计算网格,有利于多方案的比较与优化。算例分析表明,对空气子单元“渗透系数”的取值,承压井在不同水力条件下基本不变,无压井则大大小于承压井。当选取了合适的“界面导水系数”后,复合单元法的计算结果与有限单元法非常接近。     

渗流控制分析中密集排水孔模拟的新方法

应用叠加原理，在点汇基本解的基础上，推导出了有限元单元内排水孔的近似解表达式。然后，应用井群的叠加原理，将单个排水孔的解析理论推广到单元内多个排水孔的情况。这种排水孔的准解析方法应用于渗流控制有限元分析，具有迭代收敛速度快、精度好的特点。更为重要的是，对密集排水孔渗流控制布置方案（方位或轴线）的改变，不需要像“排水子结构法”那样重新改变有限元网格，而仅需改变排水孔极少的几个控制要素即可。因而，该方     

一项渗流监测新技术——排水孔测温法

从温度监测渗流是国内外最近发展的一项新技术。我国在丹江口工程的混凝土坝和土石坝上进行了为期３年的渗流温度监测试验，取得了丰富的成果。试验从大坝温度边界开始，开拓了对渗流源的研究，揭示了坝前水温的特殊分布规律，为研究渗流场提供了科学的依据，利用帷幕后排水孔监测水温首次取得了百米级混凝土坝基础渗流场的完整成果。研究表明，坝基温度变幅和分布与渗流源的温度、地质条件和施工质量有密切关系；证实了从温度监测渗     

岸坡水平排水孔的渗流场数值模拟

地下水作用是岸坡稳定性的重要影响因素,在航道岸坡整治工程中,岸坡排水设施必不可少。水平排水孔可以有效排出岸坡土体内部地下水,降低地下水水位。通过三维非稳定渗流数值模拟,分析了岸坡水平排水孔的排水效果。首先,对排水孔室内模型试验进行了数值模拟,结果表明数值模拟结果与试验结果较为一致,坡体中地下水向水平排水孔汇集并排出坡体;之后,对典型岸坡渗流场进行了数值模拟,其结果表明,水平排水孔的排水效果较为明显,可以加深对于渗流场的控制范围,孔深越大,排水效果越好。研究成果可为水平排水孔在航道整治工程的应用提供参考。     

混凝土坝坝基排水孔间距对渗流场的影响数值分析

采用三维渗流场有限元方法,模拟坝基渗流场。建立三维渗流场有限元分析模型,精确模拟排水孔的位置。分别计算排水孔间距为2m、3m、4m三种工况下坝基渗流场,详细分析和探讨坝基及消力戽排水孔间距对渗流场的影响。分析表明,排水孔间距越小,排出的渗流量相应增加,扬压力有所减低,但是坝基排水孔、坝体下游消力戽排水孔间距由3m减小到2m或增加到4 m时,对坝基整体渗流场及坝基扬压力影响并不明显,所以坝基内的排水孔间距可以取为较大值。     

一项渗流监测新技术——排水孔测温法

从温度监测渗流是国内外最近正在发展的一项新技术。我国在丹江口工程的混凝土坝和土石坝上进行了为期３年的渗流温度监测试验，取得了丰富的成果。试验从大坝温度边界开始，开拓了对渗流源的研究，揭示了坝前水温的特殊分布规律，为研究渗流场提供了科学的依据。利用帷幕后排水孔监测水温首次取得了百米级混凝土坝基础渗流场的完整成果。研究表明，坝基温度变幅和分布与渗流源的温度、地质条件和施工质量有密切关系；证实了从温度监测渗流的有效性。研究中还充分利用坝温信息，论证了丹江口９～１１号坝段基础渗流的长期发展过程，并成功地发现或证实一些可疑集中渗流部位     

渗流场排水子结构法有限元分析的局部非协调网格解法

在分析用排水子结构法求解渗流场的基础上,针对排水子结构网格疏密交界处的网格非协调问题,提出了局部非协调网格的协调水头解法。该方法根据结点性质将总自由度分为主要自由度和从属自由度,基于线性内插原理,用牛顿迭代法计算插值系数。以江口水电站工程为例,对江口拱坝坝基渗流场进行了求解,计算得正常蓄水位工况渗流量为93.2 L/s,死水位工况渗流量为42.4 L/s,校核洪水位工况渗流量为119.6 L/s,这些结果均小于设计的抽排能力(150 L/s),满足工程要求,说明本文方法是合理的。     

坝基渗流的边界元分析

采用边界元法分析了坝基渗流问题,并与有限元法和裂隙网络法的计算结果进行了比较。结果表明,用边界元法处理同类问题,具有方便、快速、精度高等优点。     

江口拱坝坝基渗流场有限元法分析

运用固定网格结点虚流量法及排水子结构技术，对江口拱坝坝基的防渗与排水渗控制施、两岸山体边界条件、隔水岩层阻渗及岩体成层产状等因素在影响坝基渗流场特性中的具体作用进行了计算分析。结果表明，排水子结构技术在精细求解复杂坝基渗流场中具有明显的优势，它在理论和算法上严密，完全能仿真模拟各个排水孔的几何尺寸及排水降压的真实水力行为，不仅能明显地提高计算效率，还能使渗流场的精度大大提高。     

三维有限元渗流模拟计算在水库安全评价中的应用研究

本文先介绍了有限元在土木工程中的发展过程以及渗流研究现状,然后以云南省允楞水库为例,对水库安全评价中的渗流分析进行三维有限元渗流模拟计算,计算结果跟实测值比较,说明三维有限元渗流模拟在渗流分析中的可行性。     

水平面渗流有限元计算中减压井点处理

为解决水平面二维有限元方法计算减压井时井点附近奇异区问题，在李祖贻等针对特定网格划分推导出修正井水位法的成果基础上，推导适应一般网格划分的修正公式。通过特例分析计算，验证修正公式精度和适应性，减压井计算受单元尺寸、尺寸差异影响很小，流量和井点以外节点水头值满足精度要求。针对有限元计算时涉及的井阻力情况，给出实用的修正公式处理方法。     

基于改进节点虚流量法的渠道工程施工期渗流场分析

利用求解有自由面渗流的改进节点虚流量法,对大型渠道工程施工期渗流场进行三维有限元模拟,得到不同条件下渠道渗流场的水头分布、浸润线、抽水量以及水力坡降。对施工期不同的降排水方案进行分析和评价,并在控制降水井水位的情况下对各方案进行分析,给出各方案下降水井抽水水位与渠底地下水位和单井抽水量的关系。结果表明,改进节点虚流量法能较好地模拟渠道渗流,可较为准确地判定方案是否满足工程实际要求,为实际工程提供理论和技术支撑。     

渗流场分析的夹层代孔列法

排水孔是降低渗透压力以增强水工建筑物抗滑稳定性的重要措施,如何考虑排水孔的作用是渗流场分析中的一个难点。笔者提出夹层代孔列法,以等效排水夹层代替排水孔列,适当选择夹层的渗透系数,使排水夹层与排水孔列的排水效果总体上相等,采用本方法利用通常的三维有限元网格就可以分析含排水孔列的全坝三维渗流场,计算方便,效果良好。