土石坝渗流计算中的有限元应用研究

分析探讨了有限元法应用于土石坝渗流计算存在的渗流自由面迭代、单元格剖分不当、自由面边界条件转化以及不同材料交界面边界条件渗透系数选取等问题,提出了相应的解决方法。采用该解决方法,对某堤防工程应用常规有限元软件进行了渗流计算和稳定渗流分析,得到了满意的结果。     

工程渗流有限元计算方法研究

总结了渗流数值计算的方法，简人介绍了三维稳定、非稳定渗流，裂隙岩体三维渗流及饱和０非饱和渗流计算的微分方程及定解条件，同时，介绍了网络的自动剖分、自由面的确定、渗流量计算、排水井列的计算及前后处理等的处理原则，并结合小浪底水利枢纽、瀑布沟水电站土石坝等工程，运用所编程弃进行分析计算，其研究成果为工程设计、施工提供了科学依据。     

非稳定渗流问题的变分不等式方法及工程应用

Signorini型变法不等式方法是求解有自由面渗流问题的一种新方法,该方法理论基础严密,并克服了渗流溢出点的奇异性.通过给出一种含有Signorini型互补条件的抛物变分不等式(PVI)方法,将Signorini型变法不等式方法从稳定渗流分析拓展到非稳定渗流分析,并给出了其有限元数值计算格式和数值模拟流程.在此基础上,针对已有的砂槽模型试验数据,通过对比研究基于PVI方法的非稳定渗流分析成果和饱和一非饱和渗流分析结果,论证了该方法的有效性,并讨论了该方法的适用条件.最后,应用上述方法对含有复杂渗控措施的水布垭工程开展了非稳定渗流分析,通过与大坝坝体、趾板、灌浆廊道围岩、地下厂房围岩等部位实测渗压数据和坝后量水堰实测流量数据的对比分析,表明计算结果很好地反映了水布垭工程厂、坝区岩土体在蓄水及运行过程中渗流场的变化规律,系统揭示了混凝土面板、防渗帷幕、排水孔幕及排水廊道等工程渗控措施的渗流控制效应.研究成果对于含有复杂渗控措施、并具有稳定补给源的岩土工程非稳定渗流分析具有指导意义.     

有自由面渗流分析的子单元法及其应用

提出了一种解渗流问题的固定网格法，通过迭代可较准确地求出自由面边界，计算区域逐步逼近实际渗流区域。可应用于稳定和非稳定渗流计算     

基于ABAQUS的土石坝稳定渗流期应力应变分析

利用有限元分析软件ABAQUS的用户子程序接口,实现了Duncan-Chang本构模型在ABAQUS中开发,对土石坝应力应变进行分析。考虑渗流作用时,首先采用有限元法计算坝体渗流场,通过迭代法算出稳定渗流的逸出点和浸润线位置,并根据水力梯度得到坝体所受的渗透力。然后将渗流分析所确定的渗流力与土体浮力等荷载共同施加在施工期的坝体上,分析计算土石坝在稳定渗流期的应力应变值。分析结果表明:采用此方法进行土石坝稳定渗流期的应力应变分析是合理的,且大大提高了计算效率。     

汉江杜家台分洪闸闸基渗流有限元计算

杜家台分洪闸建成已近50 a,为鉴定其安全状态,进行了渗流计算等复核工作.渗流计算采用了有限元数值计算方法,从稳定渗流二维问题的基本方程式出发,利用变分原理,得到有限元法计算渗流的线性方程组,在对杜家台分洪闸渗流计算区域进行网格划分后,结合防渗与排水边界条件,通过求解线性方程组,计算出各节点水头值,并据此绘制出了渗流计算区域内的流网.较之改进阻力系数法等简化计算方法,具有计算精度高、并可获得流网等优点.     

三维渗流计算中的子区域法

一、前言大中型水利枢纽工程的三维渗流计算,一般都有渗流域规模大、层次多、水文地质条件复杂等特点。在进行有限元分析时,为了保证一定的精度要求,单元剖分既不能过大,又要顾及地质条件的变化。因此单元数量一般都很多,渗流矩阵的阶数也相应较高。受内存容量、计算速度和精度的限制,很难在微型机上解决此类问题。为了克服这一困难,充分利用和开发微机资源,用小机器解决大问题,本文将结构有限元分析中的子结构法应用于大规模块状区域的三维稳定渗流计算(本文称子区域法),并结合故县工程实际,取得了满意的结果。     

段家峡大坝扩建工程渗流计算

以段家峡均质土坝扩建工程为例,探讨大坝扩建后其渗流计算方法.对不同库水位情况下的坝体稳定渗流、坝基渗流以及库水位骤降情况下的坝体非稳定渗流进行了计算.所提出的简化计算方法有较强的适用性,对土坝扩建工程的渗流计算有较好的参考价值.     

渠道衬砌排水减压系统计算方法研究

衬砌渠道运用排水系统进行减压时,纵向集水暗管、横向连通管及逆止式排水阀构成排水管网,管网各管段具有变流量的特点,可用有限单元法进行排水减压计算。当渠基为弱渗透性的重粉质壤土时,排水粗沙层可简化为一维渗流场,粗沙层的厚度起控制作用。渠堤渠基渗流场可按二维渗流场处理,二维渗流场计算与排水管网计算通过纵向集水暗管剖面进行耦合,经对渠内无水稳定渗流及渠内正常水位非稳定渗流两种控制工况进行计算后,即可进行渠道衬砌排水减压系统的设计。     

某水电站镶嵌式混凝土面板堆石坝渗流分析

选取青海省某水电站镶嵌式混凝土面板堆石坝为研究对象,进行渗流分析计算.采用有限元法,分析该水电站坝体在稳定渗流场及非稳定渗流场下的变化情况.结果表明,稳定渗流场下,水位越高,浸润线位置越高,渗流量越大,且发现混凝土面板对降低渗透有显著的效果;非稳定渗流场下,坝体浸润线随水位的减小而降低,且降落速度受库水位骤降速度的影响...     

基于主成分分析的非饱和渗流参数反分析方法

针对高心墙堆石坝渗流测点多,监测序列具共线性的问题,文章提出了基于主成分分析的非饱和渗流参数反分析方法。依托典型堆石坝工程,构建非饱和非稳定渗流概化模型,通过分区域提取心墙渗压监测序列的主成分,构建以非饱和渗流参数为自变量的心墙渗压响应面方程及目标函数,采用多目标优化进行参数反分析计算,由此研究主成分分析对渗流参数反分析的适用性,并与传统反演方法进行对比。研究表明,相比传统方法,该方法提高了参数反分析精度及计算效率。     

基于有限元法的土石坝非稳定渗流坝体浸润线简化计算条件分析

利用有限单元法对土石坝进行渗流分析,得出了库水位下降过程中按稳定渗流和非稳定渗流所得坝体浸润线之间的平均相对误差,建立了渗流参数与浸润线平均相对误差的内在联系,提出了由组合参数判定非稳定渗流坝体浸润线简化计算条件的3组判据。这与前人通过实验和水力学方法得到的结论基本吻合。     

南水北调中线一期穿黄工程南岸渠道高边坡渗流分析

采用稳定渗流和非稳定渗流的三维有限元模拟技术,对南水北调中线一期穿黄工程南岸渠道高边坡的渗流状态进行了计算分析。根据拟采用的渗控措施,分别计算了渠道边坡在施工期、完建期、运行期和检修期内,采用不同降排水措施下边坡内的渗流状况,分析评价了各种渗控措施的降排水效果,对渠道边坡在不同阶段的渗控方案设计具有重要指导作用。     

地下工程排水措施失效非稳定渗流效应研究

在水电站地下洞室群的施工及长期运行中,地下渗流排水孔会因渗流结晶等各种因素导致堵塞失效。基于排水孔模拟的隐式复合单元法,提出非稳定渗流情况下排水措施的模拟方法,结合非稳定渗流的抛物型变分不等式提法,研究随排水措施逐渐失效过程中地下渗流场随时间变化的规律。采用简化算例分析计算表明:排水措施逐渐失效过程中,地下水随时间呈现前期抬升速度快、后期抬升速度慢的规律,厂房洞壁渗流量随着排水孔的失效迅速增大,需尽量避免排水设施失效。     

堤防稳定渗流形成条件初探

从分析影响稳定渗流形成的因素入手，认为稳定渗流的形成和洪水水位历时、堤防填筑材料的渗流特性、堤防断面型式、堤基透水性等因素有关，在堤防稳定渗流计算时，典型洪水过程的选取与水库等工程的选取原则有不同之处，并初步提出一套确定能否形成稳定渗流的方法和思路，以及稳定渗流计算水位的确定方法。     

段家峡大坝扩建工程渗流计算

以段家峡均质土坝扩建工程为例，探讨了大坝扩建后其渗流计算方法，对不同库水位情况下的坝体稳定渗流，坝基渗流以及库水位骤降情况下的坝体非稳定渗流进行了计算。所提出的简化计算方法有较强的适用性，对土坝扩建工程的渗流计算有较好的参考价值。     

裂隙岩体渗流参数讨论和渗流场有限元计算与分析

本文综合讨论了裂隙岩体渗流参数的特征,及由裂隙参数确定岩体渗透张量的过程。叙述了将岩体作为连续介质的三维非均质各向异性稳定渗流场有限元计算方法。通过对简单模型的有限元计算分析,讨论了各向异性渗流场的二个特征,即渗透主轴对渗流场的控制意义、以及渗透主轴与边界的关系对渗流场的控制意义。     

裂隙岩体渗流参数讨论和渗流场有限元计算与分析

本文综合讨论了裂隙岩体渗流参数的特征,及由裂隙参数确定岩体渗透张量的过程。叙述了将岩体作为连续介质的三维非均质各向异性稳定渗流场有限元计算方法。通过对简单模型的有限元计算分析,讨论了各向异性渗流场的二个特征,即渗透主轴对渗流场的控制意义、以及渗透主轴与边界的关系对渗流场的控制意义。     

有自由面渗流分析的弃单元法及其应用

提出了一种解渗流问题的弃单元固定网格法，该法通过插值函数确定出迭代过程中的自由面边界，最后迭代可一致收敛，因而可较准确地求出自由面边界，计算区域逐步逼近实际渗流区域。该法适用于稳定和非稳定渗流计算。     

堤防稳定渗流形成条件初探

本文从分析影响稳定渗流形成的因素入手，认为稳定渗流的形成和洪水水位历时、堤防填筑材料的渗流特性、堤防断面形式、堤基透水性等因素有关，同时认为在堤防稳定渗流计算时，典型洪水过程的选取与水库等工程的选取原则有不同之处，并初步提出一套确定能否形成稳定渗流形成的方法和思路，以及稳定渗流计算水位的确定，供大家共同探讨。