裂隙岩体渗流场与应力场的耦合数值分析

裂隙岩体渗流场与应力场耦合是一个复杂的地质问题.本文基于裂隙-空隙双重连续介质对裂隙岩体渗流场与应力场进行耦合分析,推导建立了数学模型,并将该模型用于实际边坡工程的岩体裂隙进行数值模拟,分别对不考虑应力影响下的渗流场和不考虑渗流影响下的应力场以及两场相互耦合时的稳定性进行了研究,由于耦合作用下与任意单场作用下相比差异较大,因此考虑岩体裂隙多场耦合作用是必要的也是符合事实的[1].     

岩体渗流应力耦合作用研究综述

系统阐述了岩体渗流应力耦合作用的研究现状与进展,探讨了渗流应力耦合模型的建立方法及解耦途径,论述了单裂隙面耦合特性的研究方法,对裂隙网络耦合理论中几个具有代表意义的渗流模型作了较详细的描述和比较。     

江口水电站坝址区三维渗流计算分析

 针对江口水电站坝址区地质条件，在水平和垂直方向同时进行了渗透性分区；采用三维有限元法，并考虑了岩体各向异性的特点和降雨入渗补给边界，对坝址区渗流场进行了计算分析。该计算模型能真实反映实际情况。通过计算，论证了现有防渗帷幕和排水设计方案的明显渗控效果，同时为设计提供了可靠的依据。     

龙滩碾压混凝土坝渗流与应力场耦合分析

结合龙滩碾压混凝土重力坝的渗透特性，考虑碾压混凝土层面 流及其力学效应以及坝体应力状态对层面渗透性的影响，采用碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型及其有限元数值解法，对龙滩碾压混凝土重力坝进行了渗流场与应力场耦合分析，为工程设计提供了参考依据。     

锦屏二级水电站裂隙岩体渗流-应力耦合分析

如何准确地了解和预测隧洞周围裂隙岩体的渗流-应力耦合行为对锦屏二级水电站深埋高压引水隧洞的设计和施工有着重要意义.锦屏山裂隙岩体的渗透系数的空间非均质分布利用随机连续模型生成.通过顺序指示模拟方法生成的随机连续场随后被导入有限元程序进行两场耦合分析.计算结果表明,随机连续模型能够较好地预测锦屏二级水电站隧洞开挖过程中地下水的最大入渗率.渗透系数的空间变异性使得隧道开挖后围岩应力有明显的非连续性,对裂隙介质的耦合过程起着重要作用.同时,雨季降雨对隧道支护系统有着重要影响.补给水将引起外水压力短时升高,衬砌上的负荷增加,其弯矩增加了近22%.     

三维渗流与应力场耦合计算分析及应用研究

诸多实际工程中经常要求考虑渗流孔隙水压力对结构稳定性的影响,即渗流与结构的耦合计算问题.尝试利用ANSYS软件采用"生死单元"技术及网格自适应功能进行三维渗流场计算,采用邓肯-张原理建立应力计算数学模型,运用初始应力法进行三维应力场与渗流场的间接耦合计算.计算结果表明,该方法操作简便、结果合理,可以满足大多数工程要求.     

渗流场和应力场耦合应力变形数值分析

土坝的实际运行和理论研究均表明,当大坝建成蓄水后,上游库水位的抬高将使水体在坝体和坝基中产生从上游到下游的流动,形成渗流场,从而对土坝原有的应力场产生影响,且这种影响是相互的,其实质是渗流作用下渗流场与应力场的耦合作用。本文结合具体算例阐述坝体在耦合作用下的变形情况。     

裂隙岩体渗流与应力耦合分析的四自由度全耦合法

本文首次提出裂隙岩体渗流与应力耦合分析的新方法——四自由度全耦合法，该法不仅考虑了裂隙渗透性随应力的变化，而且建立的是同时以渗流水压力和位移为未知值的耦合方程组，使得渗流场与应力场的求解一次性完成.与现有两场交叉迭代分析方法相比，不仅从方法上达到了彻底的完全耦合的目的，而且使得耦合分析变得十分简便，可望有较广阔的应用前景.     

裂隙岩体渗流耦合数值分析方法及其工程应用

针对岩体中主干裂隙和网络状裂隙提出了耦合渗数值模型模拟分析岩体地下水三维渗流的方法。使用离散介质流模型描述岩体主干裂隙中的水运动，使用连续介质流模型型描述网络状裂隙中水运动。连续介质充满足整个研究域，离散介质按主干裂隙的实际空间分布嵌入连续介质中，并依据裂隙壁水力条件耦合两者。该方法逐个计算主干裂隙的渗流，充分体现主干裂隙的特殊水力作用；同时又避免了逐个计算网络状裂隙中的渗流所带来的困难，可以在较     

基于应力场与渗流场耦合的土坝稳定性分析

基于多孔介质的渗流特性和土的非线性本构关系,研究了渗流场与应力场的耦合效应,根据弹性力学和渗流理论提出了耦合问题的力学模型及其控制微分方程,然后导出这一问题的有限元计算公式。针对某非均质土坝建立了非线性耦合分析模型,探讨了大坝的渗流与应力耦合规律,结果表明:坝体中渗流与应力的相互作用是不应忽视的;在其耦合作用下,坝体渗流场的总渗流量减小,而应力场的各应力分量的最大值增大。     

均质土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型

从均质土坝的渗透特性出发，分析了均质土坝渗流场与应力场相互作用的力学机制，提出了均质土坝渗流场与应力场耦合分析的连续介质数学模型，并讨论了该数学模型有限元数值解法。     

复合土工薄膜心墙坝渗流场与应力场的耦合计算

采用应力与渗流耦合方程组，对竹寿水库心墙坝应用复合土工薄膜连同砾质粘土心墙作组合防渗体进行了计算。考虑了复合膜两侧土料的不同而产生的相对滑移，及复合膜具有较高抗拉强度而抑制土体应变，分别按接触单元和线单元进行处理。     

裂隙岩体边坡稳定性的渗流与应力耦合分析

用裂隙岩体渗流与应力耦合分析的四自由度全耦合法对岩质边坡进行耦合分析,通过强度折减有限元法求解岩体边坡的稳定安全系数。四自由度全耦合法建立了同时以渗流水压和位移为未知量的耦合方程组,使得渗流场与应力场的求解能够一次性完成,与两场交叉迭代分析方法相比达到了彻底的完全耦合。通过强度折减,整个系统达到不稳定状态,有限元计算将不收敛,此时的折减系数就是安全系数。算例表明由此求得的边坡稳定安全系数和滑动面都与传统方法十分接近。     

碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型

从碾压混凝土坝的渗透特性出发，分析了碾压混凝土坝层(缝)面渗流与坝体应力相互影响的耦合机理，层(缝)面渗流向层(缝)壁面施加法向渗透压力和切向拖曳力来影响坝体应力，坝体应力改变层(缝)面的等效隙宽来影响渗流，进而提出了碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型，讨论了该耦合模型的有限元数值解法，并给出了工程应用实例。由计算实例可以看出，耦合作用使坝体渗流场发生变化，并且使坝体应力增大，使坝踵处的应力集中加剧。     

龙滩碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析

结合龙滩碾压混凝土重力坝的渗透特性,考虑碾压混凝土层面渗流及其力学效应以及坝体应力状态对层面渗透性的影响,采用碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型及其有限元数值解法,对龙滩碾压混凝土重力坝进行了渗流场与应力场耦合分析,为工程设计提供了参考依据.     

东湖水库非均质土坝渗流场与应力场耦合分析

根据某平原水库的蓄水过程和地质、结构特点，建立了渗流场与应力场耦合计算模型，采用有限元方法进行了稳定渗流场和应力场的耦合计算。计算分析表明，考虑耦合作用之后，土体渗透系数平均降低10％左右；位移和应力都有不同程度的提高，其中最大竖向位移由0．356m增加到0．41m，最大第1主应力σ1和最大第3主应力σ3分别增加了3．5％和2．5％。因此，虑渗流场和应力场耦合作用所得的计算结果对土坝稳定安全性不利。     

坝址温度场与变物性渗流场全耦合分析

如果仅考虑流体性质受温度的影响,可得多孔介质渗透系数与温度之间存在线性关系,利用相关数据,计算得知渗流场对温度较为敏感。从温度变化引起水的密度和粘度的变化来考虑温度场对渗流场的影响,建立了温度场和变物性渗流场的瞬态全耦合数学模型,并初步探讨了这种全耦合模型的求解思路。采用FEMLAB软件,在原有模型的基础上做了二次开发,从而实现了该全耦合问题的有限元求解。结合工程实例,对所建的坝址温度场与变物性渗流场全耦合模型做了数值验证。计算结果表明,全耦合模型在求解问题时,坝址区温度升高,渗流流速普遍降低;温度场变动比较小,而渗流场变动相对大一些。     

一种裂隙－连续介质的耦合渗流计算方法

目前单独的孔隙介质（如土体）一般采用基于达西定律的连续介质渗流理论进行渗流分析,单独的裂隙介质（如岩体）多用基于立方定律的离散裂隙网络模型进行渗流分析。对于既有孔隙介质,又有裂隙介质的渗流区域,并没有形成一个整体的分析方法。针对裂隙岩基上修筑土石坝这种特殊渗流区域,对岩体裂隙区域和土体孔隙区域采取不同的渗流理论,通过交界区节点水头一致性条件,形成耦合整体渗透矩阵,建立了裂隙－连续介质耦合渗流计算方法,编制了裂隙－连续介质耦合渗流分析程序并进行了算例和工程验证,为裂隙与连续介质的耦合渗流计算提供了新的解决方法。