土石坝渗流数值分析方法综述

对目前国内外渗流计算的主要数值分析方法进行综述, 对有限差分法、有限单元法、边界元法、无单元法加以分析和比较,并对目前广泛应用的有限单元法及其在求解渗流自由面中的应用进行了重点阐述。     

有限单元法及其在水利水电工程中的应用

有限单元法是从五十年代发展起来的一种新的计算方法。它首先应用于航空工程,后来迅速推广到船泊、水工建筑、机械、化工和地质等部门。从六十年代起,我国在坝工设计中开始采用有限单元法进行计算。目前,它已在水利水电工程中得到广泛的应用。本文主要介绍有限单元法的单元划分和刚度方程的建立,以及有限单元法在水利水电工程中的应用情况。     

块体单元法安全系数取值标准研究

边坡稳定性问题涉及矿山工程、水利工程等诸多工程领域，对边坡稳定性进行分析的方法主要有极限平衡法（LEM）、有限单元法（FEM）、块体单元法（BEM）、离散单元法（DEM）、边界单元法（BEM）、界面元法（ISEM）、不连续变形分析方法（DDA）等等。选取刚体极限平衡法、有限单元法和块体单元法，对单面滑动、双面滑动的算例进行了安全系数计算和对比分析，进而建议在滑动破坏模式一致的情况下，块体单元法的安全系数取值可参照刚体极限平衡法或有限单元法的标准选取，结果偏于安全。     

计算拱坝的一维有限单元法

中文提出了计算拱坝的一维有限单元法。把拱的作用看成分布的弹簧支承,这比集中弹簧支承更接近于实际情况,可提高计算精度。本文用结点位移作为未知量,用有限单元法建立平衡方程组,用电子计算机求解时,可充分利用循环技巧,简化了程序设计。本文还建议了一种新的拱坝温度应力计算方法。     

基于ANSYS有限元分析软件的混凝土结构位移分析

ANSYS原理是有限单元法思想,即把计算域离散剖分为有限个互不重叠且相互连接的单元,在每个单元内选择基函数,用单元基函数的线形组合来逼近单元中的真解,整个计算域上总体的基函数可以看作由每个单元基函数组成的,则整个计算域内的解可以看作是由所有单元上的近似解构成。文章通过对工程实例的有限单元法计算,阐述有限单元法思想,通过运用ANSYS软件,对大体积混凝土结构的位移进行分析计算,对实际工程具有重要的指导意义。     

在有限单元法中根据有限子域热量平衡原理求解不稳定温度场

本文根据有限子域热量平衡原理导出在有限单元法中求解平面不稳定温度场的三角形单元、矩形单元公式;求解空间不稳定温度场的轴对称三角形单元、四面体单元及六面体单元公式。对时间的导数均采用抛物线差分公式。按文中公式编制了程序,计算了例题。与精确结果比较表明,文中公式具有较好的精度。此法物理概念清楚,易为工程     

厚壳有限元分析中几何参数自动生成的探讨

文献[1]曾经提出弹性厚壳曲面有限单元法的数学模型。这种方法从理论上看,要比试载法严密,从节省计算机存贮容量上看,要比三维有限单元法经济。由于拱坝中面是一个空间曲面,填写结点座标和上下游面座标差值时,手算工作量很大,严重影响这种分析方法的推广应用。本文的目的,在于对各种拱坝坝型,探讨一种自动生成几何参数的方法。计算时只要给出少量且容易提供的数据,就可通过程序自动生成所需要的几何参数。     

九甸峡水利枢纽工程引水发电洞结构分析方法初探

目前国内对于压力隧洞的计算方法主要采用结构力学法和有限单元法，两种方法计算结果相差较大。针对九甸峡水利枢纽工程引水发电洞设计，根据不同的情况采用不同的结构分析方法，按照一次支护和二次支护步骤、计算确定喷锚支护参数、衬砌结构以及隧洞渗漏量等，取得了较好的结果。     

运用有限单元法计算短波折射和绕射的综合作用

<正> 提要:本文提出了一种计算短波折射和绕射综合作用的二维有限单元数值模型。求解的波动方程适用于底坡缓和海域里的小振幅表面重力波的传播。本文提出了一种有效的计算格式,这种格式能够求解需要大量计算格点的实际问题。本文还将有限单元法计算的结果跟解析解、二维数值解、三维数值解、以及水力学模型的实测资料进行了比较。     

边界拟合坐标变换法在土坝渗流计算中的应用

本文用边界拟合坐标法求解土坝渗流问题,克服了有限单元法解可动边界偏微分方程的难点及有限差分法解该方程处理实际工程曲线边界难以精确拟合的缺点。为计算力学和计算数学在工程中的应用开辟了一条新的途径。并以某实际工程的土坝二维渗流为例做分析计算,结果充分体现了该方法精度高、工作量小,处理方便的优点。     

弹性圆拱的直接非线性分析

用有限单元法计算能够发现圆拱的非线性特性,但使用这种方法,通常的计算机需时较长,特别是为了增加精度而采用较小单元时。本文叙述了这种圆拱实际特性的精确数学推演。数学推演中考虑非线性条件的影响,得到了径向位移、法向力以及弯矩的结果。这种解法的成果与那些使用Strudl Ices程序的成果比较,显示出良好的一致性,     

杆件-块体连接单元

在用有限单元法计算实际工程结构时,经常会遇到杆件结构与块体结构的连接问题。本文提出一种杆件-块体连接单元的数学模型,物理概念比较直观,可以从现在已有的普通杆件单元的有关计算公式换算成连接单元的计算公式,计算比较简便。文中给出了平面问题正交及斜交连接单元及空间问题正交连接单元的有关计算公式。     

基岩弹性模量有限元反演分析

在现有大坝基岩物理力学参数反演分析方法的基础上，提出了一种新的反演分析方法，即用展开的二阶泰勒多项式结合有限单元法进行求解。应用实例表明：某水利枢纽电站坝段不同部位在固结灌浆后强度均有所提高。     

流体－固体介质中瑞利波特性

本文应用解析法和有限单元法研究了流体－固体介质中平面瑞利波波速度弥散性及位移分布规律．利用有限单元法推导了液体介质中平面瑞利汉传播的单元刚度矩阵和质量矩阵，以及利用解析法获得了半无限层提供的边界力．结合文献（１）给出的固体介质中有限单元刚度矩阵和质量矩阵，本文得到了流体－固体介质中瑞利弥散特征方程和位移计算公式．     

流体—固体介质中瑞利波特性

本文应用解析法和有限单元研究了流体－固体介质中平面瑞利波波速度弥散性及位移分布规律。利用有限单元法推导了液体介质中平面瑞利汉传播的单元刚度矩阵和质量矩阵，以及利用解析法获得了半无限提供的边界力。结合文献［１］给出的固体介质中有限单元刚度矩阵和质量矩阵，本文得到了流体－固体介质中瑞利弥散特征方程和位移计算公式。     

土坝二向渗流的有限单元法计算与坝坡稳定分析

本文叙述了土坝渗流的有限单元法计算,对非稳定渗流提出自由面降落是一个流量补给边界条件的有限单元解法。根据伽略金法给出土坝非稳定渗流有限单元法计算式(34)、(35),坝基有潜流和无潜流的土坝稳定渗流有限单元法计算式(36)、(37)。结合有限单元法还介绍了计算渗流量的中线法并给出计算式(40)。根据渗透力概念,介绍了直接利用原有有限单元划分进行坝坡滑动稳定分析,对一般常用的圆弧滑动法给出了计算公式(45)、(50)、(51)。结合土坝渗流计算的特点,对程序的编制做了一些说明,重点介绍了渗流自由面和渗出点的确定,透过斜墙渗流量如何补给自由面,以及如何实现坝坡滑动稳定分析等。最后介绍一些计算实例,并将计算结果与室内模拟试验和原体观测资料作了比较。     

变厚度非圆形拱坝应力分析

当前拱坝趋向于采用变厚度、非圆形(如抛物线、对数螺旋线)的水平剖面,以改善坝体稳定和应力。本文提出这类拱坝的应力分析方法。用弹性中心法给出了变厚度拱单元和梁单元刚度矩阵和加载矩阵的显式、并给出了扭曲梁单元的分析方法。在保留试载法基本假定的前提下,用有限元方法的概念组织计算。利用本文公式编制的ADAS程序,可以计算变厚度的多心圆、抛物线、双曲线、椭圆、对数螺旋线、单曲、双曲的各种形式的拱坝,而且内存少、精度高、速度快。     

考虑渗流作用的岩质边坡稳定分析

在讨论了地下水渗流对岩质边坡稳定作用机理的基础上，提出考虑岩体渗流与应力耦合作用的有限单元法与条分法相结合的边坡稳定分析方法，该方法采用有限元法计算边坡的应力应变，把有限元法的计算结果运有到条分法中进行边坡的稳定验算。     

混凝土拱坝坝踵开裂研究述评

从坝体开裂分析方法、坝踵开裂机理和安全准则三个方面总结已有的研究成果 ,并进行了简单分析 .在开裂分析方法中 ,仍以数值分析法为主 ,较为先进的数值分析法有基于连续介质力学的不变网格有限单元法和基于非连续介质力学的流形元法与无单元法 ;坝踵开裂机理和安全准则研究虽已取得了一部分有价值的成果 ,但不完善 ;指出坝踵开裂研究中几个主要研究方向 .     

堤坝饱和—非饱和渗流数值模拟

本文基于饱和－非饱和渗流数学模型，采用有限单元法对飞来峡水利枢纽工程纵向围堰典型剖面进行渗流数值模拟，分析降雨及非稳定渗流对渗流场的影响，简捷地得到了较全面、准确的参数分布。本文还提出一个简易的（Ｋｒ－Ψ－θ）曲线拟合方法从有限的观测试验中获取所需参数。本模型及程序可以不作特别的修改而应用到具有复杂地质分布和边界条件的各种实际渗流工程。