“以管代孔”———排水孔模拟方法探讨

 依据渗流基本原理, 提出了“以管代孔”模拟岩体排水孔的新方法, 将排水孔作为强渗透性能的导水管单元反映在渗透介质结构中, 按流量和水头等价原则确定的单孔等效渗透系数体现了排水孔性能与孔距及岩体渗透性之间的关系, 能模拟不同条件下的排水效果, 为岩体排水优化设计提供了新的方法。     

深层排水孔堵塞对富水岩质高边坡稳定性的影响

高边坡施工或运营期间常因多种因素作用导致排水孔堵塞,从而抬升地下水位,影响边坡稳定性和支护结构的安全。基于渗流折射定律,采用空气单元法模拟排水孔,开展了岩质高边坡渗流应力耦合分析,重点研究了排水孔不同堵塞工况下的坡后地下水位变化及支护结构力学响应。计算结果表明:排水孔堵塞对坡后地下水位影响显著,坡内位移整体变化不大,坡趾位置岩体变形最大;坡体锚杆轴力明显增加,最大增长幅度达到45%。对于布设深层排水孔的岩质高边坡,排水孔堵塞后边坡支护结构的位移变化明显,对支护结构的影响不容忽视,尤其体现在坡趾剪出口位置。此外,排水孔接近完全堵塞时,边坡安全系数显著降低。提出了以框架式格构和锚杆共同作为支护体系的高边坡处理措施,即下部边坡加强格构支护强度,上部边坡增加锚杆锚固长度。     

渗流场求解的改进排水子结构法

针对排水孔孔径小、数目多及渗流自由面位置未知的特点，把能准确模拟排水孔实际渗流行为的改进排水子结构技术与固定网格求解有自由面渗流问题的结点虚流量法相结合，解决了排水孔穿过自由面时渗流场的求解问题。作为推广应用，列举了几种典型的排水子结构模式，给出了两个应用算例     

有密集排水孔的三维饱和-非饱和渗流场分析

针对工程实际存在的饱和．非饱和边坡岩体等计算域内有密集排水孔的问题，引入排水子结构技术，推导了相应的计算公式，并开发了相关的程序，同时也简介了降雨入渗和饱和．非饱和渗流逸出面的正确模拟问题。最后对长江三峡永久船闸边坡降雨入渗饱和．非饱和渗流场问题进行了求解，分析和论证了工程中的有关渗流控制情况。     

有自由面渗流分析中密集排水孔幕的数值模拟

为准确模拟有自由面渗流场中密集排水孔幕的渗流行为,提出排水孔连续剖分新模式,避免了排水子结构算法中排水孔与整体网格不连续带来的计算困难,并在顶排型排水孔孔端设置虚拟的"渗流开关器",来实现对其作用的甄别。当排水孔失效,"开关器"关闭时只需把孔内结点作为内部点,避免了对失效排水孔按边界再处理的麻烦。排水孔的连续剖分和"开关器"的设置,既可以精细的模拟每个排水孔的作用、解决自由面穿越排水孔问题,又使大规模密集排水孔的模拟大为简化。算例验证了该方法的准确性和实用性。     

唐家湾东边坡渗流及稳定性分析与防治措施

水库水位的上升和下降将导致库岸边坡体内地下水渗流场的变化,进而引起边坡的失稳破坏。以工程勘察资料为基础,论述了唐家湾东边坡的地质工程条件,运用Geo-slope软件进行了库水位变化的渗流场模拟;采用考虑基质吸力影响剩余推力法对边坡在库岸水位升降变化的情况下进行稳定性计算,并对边坡稳定性进行了分析与评价;最后结合实际工程提出防治方案并分析了监测的结果,表明该方案能有效地控制边坡的整体变形。     

降雨入渗条件下三峡船闸边坡渗流场的变化

采用饱和渗流模型，对降雨入渗条件下三峡船闸边坡渗流场的非稳态变化情况进行了分析。结果表明，在降雨量较大时，降雨入渗对高边坡的渗流场还是有一定影响的，但由于排水洞的作用，不会在边坡的浅部和船闸直立墙附近造成过高的压力水头。因此，降雨入渗对高边坡的稳定影响不大。     

GeoStudio软件在土坡饱和—非饱和渗流分析中的应用

在对饱和-非饱和渗流数学模型简要分析的基础上,对影响渗流有限元计算分析结果的一些参数选取方法进行讨论,如非饱和土的水土特征曲线、渗透系数及毛细水头等.利用GeoStudio软件对降雨条件下的土质边坡内部渗流场进行模拟,分析地下水位线、坡体饱和度、压力水头随降雨时间的变化规律.模拟结果与实际情况比较吻合,可为土质边坡稳定性的分析提供参考依据.     

基于围岩渗透影响范围的隧道外水压力计算方法模型试验研究EI北大核心CSCD

采用大型隧道渗流模拟试验系统,分析围岩渗透系数、初始水头高度、隧道排水率等因素对围岩渗流场分布、隧道背后水压力的综合影响,给出围岩渗透影响范围、隧道背后水压力的计算公式,并采用数值计算软件对其进行验证。研究表明:隧道排水会对隧道周边局部范围内围岩渗流场产生影响(即围岩渗透影响范围);围岩渗透系数、初始水头高度、隧道排水率均会对围岩渗透影响范围产生影响;围岩渗透影响范围分别与围岩渗透系数、隧道排水率呈正相关关系,且渗透系数对于围岩渗透影响范围的影响较大;围岩渗透影响范围与初始水头高度呈线性正相关关系,且围岩渗透影响范围系数仅与排水率、渗透系数有关,而与初始水头高度无关;围岩渗透影响范围系数、排水率和渗透系数三者呈二次曲面关系;同时,得到了隧道背后平均水压力计算公式;围岩渗透影响范围、隧道背后水压力公式计算结果与FLAC数值模拟计算结果吻合良好,证明提出的公式正确、合理。研究方法与成果对高水压地区隧道结构抗水压设计、施工具有一定的参考指导作用。     

公路边坡降雨入渗的数值模拟

根据岩土饱和-非饱和渗流理论,通过降雨入渗模型及其有限元分析方法,结合工程实例,在强降雨条件下数值模拟了公路边坡地下水渗流场动态,得到了降雨过程中边坡地下水压力水头、总水头变化、流速的变化规律,对有关的边坡稳定性分析提供了参考数据.     

隧洞地下水渗流场变化对衬砌受力影响的数值分析

为研究隧洞地下水渗流场变化对衬砌结构受力的影响,通过建立平面应变渗流耦合有限元模型,对隧洞开挖、设置排水管、进行固结灌浆等不同施工工况进行了数值模拟,动态地分析了不同施工措施时的地下水渗流场变化以及相应对衬结构受力的影响。     

拱坝坝基渗流场的有限单元法精细求解

笔者在近 2 0年来对工程渗流问题研究的基础上 ,针对拱坝坝基岩体的渗流特性和有复杂的防渗与排水降压渗控措施 ,详细地论述了如何用有限单元法精细地求解坝基整体渗流场的思想和具体处理技术 ,所提出的算法技术在理论上是严密的 ,多年来一直已在工程中得到了广泛的成功应用。最后 ,作为算例对一个高 14 0m的拱坝坝基的三维整体渗流场进行了计算分析     

斜坡稳定性安全系数的统一解

斜坡是山区、冻土地区,以及黄土地区广泛发育的一类地质形态.斜坡具有滑动深度小、滑动面易于确定、易受降雨和滑动面上水分影响的浅层滑坡特点.一般地,将地下水流线概化成与斜坡互相平行的直线和流线相互平行的水平线.从两类特殊渗流条件下的孔隙水压力入手,应用有效应力原理得出了无限斜坡稳定性安全系数的统一解,并通过工程实例对所得出的统一解进行了验证.文中提出的考虑渗流影响的无限斜坡稳定性分析方法对类似滑坡分析有一定的参考价值,尤其对于复杂渗流条件下的、流场研究程度较高的重要道路工程地段及桥涵附近边坡稳定性分析、坝基抗滑稳定性分析与验算等问题的研究具有实践指导意义.     

库水位快速变动条件下心墙坝上游坝壳自由水面线变化规律研究

为了计算渗水压力对心墙坝上游坝坡稳定性的影响,须掌握库水位降落时上游坝壳中自由水面的变化规律。本文利用模型试验模拟了上游坝坡坡比、库水位不同降落速率、坝壳料不同渗透系数对自由水面位置变化的影响,并把模型试验结果与有限元计算结果、经验公式法计算结果相比较。从试验结果及有限元计算结果可知,库水位降落速度越快,自由水面线位置越高,最高点高度越大。坝壳坡度越陡,自由水面的位置越低。坝壳料渗透系数达2.45×10-1 cm/s时,有限元计算分析结果比模型试验得到的自由水面最高点稍高,经验公式法得到的计算结果最小。     

长江三峡库区黄腊石边坡地下水作用规律与动态稳定性评价

以黄腊石滑坡为例，针对地下水在边坡失稳过程中的关键作用，定量研究地下水渗透力对滑坡稳定性的影响。采用更接近于实际地下水位的渗透力计算方法，计算了黄腊石边坡地下水渗流场在地下水位变化时的水头分布情况；并对渗透力进行了计算，从而定量地分析了地下水对滑坡的作用，发现渗透力的峰值分布在应力集中的前缘段。在此基础上，在剩余推力法中引入渗透力的算法，根据地下水的月平均观测水位，得出考虑渗透力和未考虑渗透力情况下稳定性系数与时间的关系。发现考虑渗透力的情况下黄腊石边坡稳定性系数有随时间逐渐减小的趋势，最大降幅可达0．2020，且出现在地下水位迅速降落之时。这说明地下水位突降时，其引起的渗透压力最大，且渗透力对黄腊石边坡稳定性的降低作用随时间有增大的趋势。根据地下水的作用机理和渗透力分布的计算分析结果，结合该边坡的实际情况对黄腊石边坡的防治提出了相应的建议。     

降雨条件下的基坑边坡渗流场模拟

在对多孔介质中的饱和-非饱和渗流数学模型简要分析的基础上,对影响渗流有限元计算分析结果的一些参数选取方法进行讨论,如非饱和土的水土特征曲线、水力传导系数及毛细水头等。利用相关程序对降雨条件下的基坑边坡内部渗流场进行模拟,分析地下水位线、坡体饱和度、压力水头及坡体内不同位置处的渗流速度随降雨时间的变化规律。模拟结果与实际情况比较吻合,可为基坑边坡稳定性的分析提供参考依据。     

基坑地下水渗流对周边环境影响分析

为了研究基坑开挖引起的地下水渗流对周边环境的影响,通过平面应变渗流耦合有限元法结合基坑支护形式和地下水控制措施对竖向位移、水平位移影响范围进行了分析。数值模型对实际施工工况进行了模拟,动态地分析了施工过程中地下水渗流对周边环境的影响。     

降雨条件下滇西典型土质滑坡渗流特性分析

降雨是诱发滇西土质滑坡灾害的主要因素,选择滇西红层典型土质滑坡——思铺滑坡做深入的调查,考虑降雨入渗的影响,基于饱和-非饱和渗流理论,利用有限元方法,对强降雨条件下思铺滑坡地下水渗流场动态进行了数值模拟,得到了滑坡地下水压力水头、总水头变化、流速的变化规律,为滑坡的稳定性分析和滑坡预测提供重要的分析数据。