基于边界元法的渗流自由面计算

自由面位置的确定是无压渗流计算的一个关键环节.求解这类问题的方法有固定网格法和移动网格法,但目前大部分都用固定网格法来解决自由面的位置问题,本文采用边界元通过移动网格法来求解自由面的位置问题,而在迭代过程中对溢出点采用二次插值的方法来确定.该方法思路清晰,易于编写程序,计算结果也比较精确,完全能够达到工程建设所要求的精度.     

基于能量损失率最小原理求解稳定渗流场的自由面曲线

提出了一种基于渗流域能量损失率最小原理求解自由面的有限单元计算方法,将求解渗流自由面问题转化为求解稳定渗流场能量损失率最小值问题。对渗流域进行有限单元划分,首先基于能量损失率最小原理计算渗流逸出点,然后由下游边界到上游边界逐层单元求解自由面节点的位置,连接各层自由面点以及逸出点得到完整的渗流自由面。采用该方法计算了有电模拟试验解的矩形坝、有甘油模型试验解的矩形坝、有解析解的梯形坝的自由面曲线,并与试验解或解析解进行了对比。结果表明提出的自由面求解方法具有很高的计算精度。     

采用边界元法确定渗流自由面的一种改进方法

渗流自由面的确定是无压渗流分析中非常重要的问题。相对有限无法而言，采用边界元法确定渗流自由面具有明显的优势。本文基于传统的确定渗流自由面的迭代边界元法，提出了改进的采用边界元法确定充自由面的失窃 工方法，并运用算例说明了改进方法的精度和有效性。     

基于虚单元法求解渗流自由面的曲线拟合法

渗流在坝坡稳定及坝坡变形中起关键作用,渗流自由面的确定是渗流计算的主要内容之一。目前,求解渗流自由面经常采用虚单元法,但是该法需不断调整通过自由面的单元,迭代效率慢且易造成单元畸形。对有限元法求解的自由面节点水头做曲线拟合,无需调整单元,即可得到高精度的渗流自由面曲线。应用所提方法求解工程实例,计算结果表明该方法精度高、稳定性好、计算效率高,计算结果与实际自由面形状更吻合。     

心墙土石坝渗流自由面的数值模拟

心墙与坝壳材料渗透系数相差比较大,使用有限元方法选代计算心墙土石坝渗流自由面时,往往会在两种材料交界面处失真,难以正确模拟出心墙下游端的出渗点.为解决此问题,采用具有严格理论基础的Signorini型变分不等式,确定渗流渗出点和自由面的位置,可消除出渗点的奇异性,采用罚Heaviside函数克服网格依赖性和数值不稳定性.同时,根据毛细水上升高度来确定非饱和区负孔隙水压力,消除饱和-非饱和渗流分析中坝壳节点中的虚值,使得计算结果能准确地反映出坝体中的实际渗流场.     

堤防渗流稳定计算的探讨及应用

堤坝渗流破坏问题是堤坝破坏的主要原因之一,Autobank软件采用先进的有限元技术,运用自动网格划分的方法对堤坝进行渗流稳定分析计算,从而确定堤坝的浸润线位置,溢出点高程、渗流量以及各种工况下堤坝上下游边坡的安全系数,对堤坝在渗流作用下的安全性进行评估,为工程设计提供相关依据。     

基于最小势能法的二维边坡整体滑动方向研究

最小势能法是一种计算边坡稳定系数的方法,其关键在于确定势能计算模型以及整体滑动方向.通过引入弹性地基梁模型确定了滑面上的弹性势能,并基于滑体在虚位移方向的整体平衡方程构建了剪切势能计算模型.当边坡的边界条件、受力形式确定之后,便可应用最小势能原理确定虚位移,并通过构建不同滑动方向的模型计算相应的稳定系数.通过分析计算,...     

基于ANSYS二次开发的心墙堆石坝渗流分析

ANSYS拥有强大的计算分析及前后处理功能,但缺乏处理具有自由面的无压渗流问题的能力。根据渗流场与温度场的相似性,通过ANSYS二次开发,实现了基于ANSYS的热分析模块对心墙堆石坝进行渗流稳定分析的功能。在计算过程中,运用渗透系数调整法,逐步迭代计算出浸润线位置,从而计算出渗流相关物理量。为验证ANSYS二次开发的适用性,以瀑布沟水电站坝体为实际研究对象,分别运用ANSYS和Seep/w进行对比计算,结果表明,浸润线、渗流量和渗流场的数值都较为相近,证明用ANSYS的热分析模块对心墙堆石坝进行渗流稳定计算是可行的。     

求解无压渗流场的一种新方法

针对现有几种固定网格法的缺陷。本文提出了加密单元高斯点的方法，调整穿越自由面的单元渗透矩阵，迭代求解无压渗流场。文中介绍了加密高斯点法基本原理、逸出面的处理及渗透体积力的计算等问题，还提供了一个船闸边坡三维渗流场分析的实例。     

碾压混凝土坝层面影响带厚度分析

为模拟碾压混凝土坝层面的影响,通过建立薄片计算模型,利用最小势能和最小余能原理,推求出碾压混凝土坝层面影响带厚度范围,并提出了实际层面影响带厚度的确定方法.这使坝体应力、变形和渗流等分析计算有了科学依据.     

西大洋水库主坝渗流反分析与渗透安全评价

采用多层前馈神经网络与渗流有限元数值计算相结合的方法，反演了西大洋水库主坝(0 875断面)的渗透参数，并基于反分析的结果对该坝段在高库水位下的稳定渗流和非稳定渗流情况进行了分析与安全评价．此外，分析了观测量(观测项目、测点数量和测点位置等)对反分析结果的影响；提出了对神经网络BP算法的改进措施；在训练实例选取上采用了均匀设计法，有效减少了训练实例数．     

基于光滑有限单元法的土石坝无压渗流场数值模拟

获得自由面准确位置是无压渗流分析中最被关注的问题。采用光滑有限元法对土石坝无压渗流场进行数值模拟,对不同模型的自由面位置进行求解,研究了渗透异常体对自由面和渗流参数的影响。根据梯度光滑技术,建立了无压渗流问题的光滑有限元模型,该方法的优势在于将单元面积分优化为沿单元边界的线积分,简化了边界相交单元的内部积分过程,降低了单元畸形对计算结果的影响。通过将矩形均质坝和梯形均质坝的经典算例计算结果和其他数值方法的结果进行对比,说明了本文提出的方法的可行性。进一步研究了不同的渗透率异常体对水头分布、渗流速度和流体压力等渗流参数的具体影响,这些结果为利用渗流参数分布的变化反演渗透异常体位置,以及进行土石坝多场耦合提供了理论依据和可行策略。     

ON THE CALCULATION OF FLOW OVER AND THROUGH A ROCK-FILL DAM

1.INTRODUCTIONInthedesignofanovertoppedrock--filldam,oneofthemajortasksistodecidethesizeofthedownstreamprotection.Theovertoppedrock--filldamismadeofporousmedia,thereforethewaterwillpenetrateintothedamfromtheupperfaceandemergeoutofitfromthelowerpart,whileitflowsoverthedam.Hence,theprotectionissubjectedtotheactionofboththeoverflowandtheseepageflow,andneitherofthemcanbenegligible.Inthiscase,theflowfieldconsistsoftwoparts:theopenflowandtheseepageflow,whichhavedifferentproperties.Infact,forthe…     

土石坝渗流安全的有限元法应用研究

本文利用有限单元法对土石坝渗流进行了安全分析,建立了渗流计算模型,并结合工程实例对整治前后两种状况进行验证计算,求出浸润线出溢点的位置、渗流量和渗透坡降。结果表明整治后渗漏量约减小11%,浸润线下游出溢点下降到排水棱体中,土石坝渗流安全是有保障的。     

渗流问题的边界元方法比较

由于边界元法只在边界上划分单元,因而可降低一维进行计算,且适合解决无限域问题,在渗流研究中具有独特的优点.为此,简要介绍边界元三种计算方法,并采用不同的方法对相同的算例进行计算比较.结果显示,采用边界点方法处理渗流问题,具有计算程序简单.且计算精度较高的优点.易被工程人员掌握和推广.     

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。     

无限深透水坝基悬挂式垂直防渗体保角变换-边界元渗流计算

无限深透水坝基轮廓复杂,透水层深度大,其渗流计算精度难以保证。本文提出用保角变换-边界元法计算含有无限域渗流计算问题。保角变换将复杂的坝基轮廓线边值问题变换为水平线边值问题,使渗流计算边界问题大大简化;边界元法在求解边界简单的无限域渗流方面优势明显,两种方法联合使用进行求解,能充分发挥保角变换和边界元法各自优点。通过组合法计算结果表明：联合法计算更加快捷、简单,计算结果更加符合无限域的实际情况,可为解决无限域渗流问题提供一条途径。     

过水堆石围堰溢：渗流规律的研究与计算

通过对混凝土板护面过水堆石围堰结构组成特性及溢流时水力状态的分析，给出了描述堆石围堰过水时堰体内外溢－渗流规律的控制方程，确定了非线性渗流表达式中各项系数的计算式及其物理意义，并建立起计算溢－渗流场的相应数学模型。在计算分析中，对垫层与排水孔的作用采用了相应的数学处理方法，使得理论分析与围堰实际工况比较接近。本文提出的公式与方法简单明了，计算结果与模型试验测值吻合良好，具有一定的实际意义。     

Slide软件在水闸渗流计算中的应用及分析

土质地基上水闸基底渗透压力计算对水闸的防渗排水设计较为关键,改进阻力系数法作为一种近似计算方法,由于精度较好已被推广采用,但地下轮廓复杂时计算过程十分繁琐,技术规范要求复杂土质地基上的重要水闸采用数值计算法求解。结合工程实例,采用Rocsciencee公司研发的Slide有限元软件对闸基渗流问题进行计算,并与改进阻力系数法和Autobank有限元分析法的计算成果进行对比,相同工况下3种计算结果表明:Slide软件可较好的解决水闸渗流计算问题,成果可靠、计算高效;数值计算法得到的渗透坡降较改进阻力系数法偏安全,获得的渗流要素更为全面、直观。