深厚覆盖层地基非稳定渗流场与应力场耦合分析研究

在深厚覆盖层地基的基础上筑建大坝,坝体与坝基的稳定性至关重要,其评价指标之一是渗流场与应力场的相互作用及影响。这种复杂地基的岩体力学特征单一且不稳定,相互影响表现在应力场改变渗流场的渗透系数,反之渗流场改变应力场的空间分布。文章假定地基为连续介质,在多孔连续介质渗流与应力相互耦合的理论基础上,分析研究二者之间的相互作用,并开发适用于此地基的渗流场与应力场耦合的有限元计算程序,应用于工程实例中,所得计算结果及结论在实际工程中具有一定的指导意义。     

考虑流固耦合的复杂坝基土石坝稳定性分析

土石坝蓄水后存在渗流场与应力场的耦合效应,若简单将应力场和变形场分开考虑,其计算结果与实际情况相差较大,难以反映工程实际情况。采用大型三维有限差分软件建立复杂坝基的土石坝模型,并分别进行不同库水位下考虑流固耦合和未考虑流固耦合的坝体渗流和稳定性计算,分析流固耦合对土石坝稳定安全系数、最大沉降量以及最大拉应力的影响。结果表明,坝体蓄水后其应力场与渗流场耦合作用是不可忽视的,考虑流固耦合的土石坝更不安全。     

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].     

基于COMSOL Multiphysics的重力坝渗流场与应力场耦合分析

借助COMSOL Multiphysics软件强大建模与计算功能,建立混凝土重力坝断面二维渗流场与应力场耦合模型,选择结构力学模块和描述流体流动的Richards方程模块,利用出渗面混合边界求解方法确定渗流自由面,以此研究正常蓄水情况下渗流场和应力场耦合作用的影响,并与不考虑耦合作用进行对比。结果表明:(1)考虑与不考虑耦合作用时的渗流场、应力场与位移场分布规律基本一致,但耦合作用对混凝土重力坝渗流场、应力场与位移有较明显的影响;(2)耦合作用使坝体浸润线位置稍微偏低,渗流场等势线偏向下游,坝基扬压力变大;(3)耦合作用使坝体总体应力增加,坝体上游拉应力与下游压应力增大,坝踵处的应力集中加剧。研究成果对混凝土重力坝设计具有参考价值。     

大坝及其周围地质体中渗流场与应力场耦合分析研究综述

论述了大坝及其周围地质体中渗流场与应力场耦合分析研究的意义 ,对不同类型坝体和不同结构岩 (土 )体渗流与应力的相互作用关系进行了系统的分类与总结 ,介绍了渗流场与应力场耦合分析及其在大坝工程中应用的研究进展 ,并对大坝及其周围地质体渗流场与应力场耦合分析研究进行了小结与展望     

某水库上游围堰的流固耦合分析研究

水利工程中,坝体渗流场与应力场的分析越来越受到关注,但是渗流和应力是相互关联密不可分的,单独分析应力场或渗流场会带来很大的误差。本文选用某水库上游围堰土石坝坝体的典型剖面,采用Geo-Studio软件中的渗流分析模块SEEP/W和应力应变分析模块SIGMA/W联合,实现流固耦合即应力场与渗流场的耦合分析,以期较真实地反应围堰的渗流与应力情况,为工程设计提供参考。     

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。     

基于层面参数等效的碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析

受施工、龄期、环境及服役期大坝承受的反复静动荷载等多因素影响,坝体和层面出现不同程度的劣化损伤,碾压层本体及层面物理参数呈渐变特性。针对碾压层内力学参数渐变的特性,提出了相应物理参数的等效算法,且给出了耦合性态参数间的数学转换关系,分析坝体应力场与渗流场相互影响机理,据此建立了考虑层内参数渐变的碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析模型,并编制了相应的有限元分析程序。工程实例分析表明,耦合作用致使大坝的渗流场发生改变,坝体的应力较未耦合时普遍偏大,坝踵处的应力集中显著;渗流场与应力场耦合作用激励下的不利因素可为大坝的设计、施工及安全运行提供参考。     

土石坝库水位变化下的稳定性分析

在水利工程中,库水位上升通常会引起坝体内浸润线上移,结构体力学性质改变,对大坝及边坡的稳定性造成巨大威胁,所以对库水位升降下的大坝稳定性分析意义重大。文章结合某黏土心墙坝工程,建立渗流场与应力场相互耦合的三维有限元模型,根据库水位上升的不同速率计算两场耦合与否下的大坝应力变形,分析其变化规律,评价并总结大坝整体的安全稳定性。     

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.     

基于双场耦合高聚物防渗墙土石坝静动力响应

高聚物防渗墙近年来被广泛应用在堤坝的防渗加固工程中,同时耦合分析方法也成为分析坝体应力场和渗流场的研究热点。为了研究坝体增建高聚物防渗墙后,考虑渗流场和应力场的耦合作用和不考虑双场耦合作用下坝体和墙体的静动力响应,采用FLAC3D软件建立高聚物防渗墙土石坝应力场和渗流场的三维数值分析模型,分析坝体与墙体在静力荷载及地震荷载作用下的应力、位移、孔压和加速度的分布规律。研究表明,与非耦合分析计算结果相比,高聚物防渗墙土石坝耦合计算的应力值和位移值较大,更有利于坝体和墙体的安全性分析,为土石坝防渗加固和堤坝高聚物防渗墙工程抗震设计及施工提供参考依据。     

基于ANSYS计算下水库土石坝渗流场与应力变形场特性分析研究

针对水库土石坝开展渗流场与应力变形场计算,利用ANSYS软件建立坝体模型,并针对坝体6个特征部位分别进行计算,获得了稳定与非稳定渗流场、应力变形场特性。稳定渗流工况下,坝体内各特征部位结构均在防渗结构措施后,出现一定浸润线下移、水头降低等现象,即坝体防渗效果显著。非稳定渗流工况下,坝体内部不产生显著非稳定渗流活动,非稳定渗流仅在防渗结构系统内部出现,防渗结构对水位突降或突升亦具有良好的防渗效果,防渗墙内渗流稳定,渗透压力以285.8～332.3kPa为主。研究了稳定、非稳定渗流工况下,应力场与位移场各特征值参数最大值均在安全合理区间内,非稳定渗流下应力场与位移场与稳定渗流工况下类似或一致,坝体安全稳定性良好。论文为研究坝体在稳定与非稳定渗流下安全稳定性及渗流场特性提供一定参考。     

用FLAC3D模拟流固耦合评价病险土坝防渗加固效果

土坝渗漏病险非常普遍,采用冲抓回填技术可有效改善土坝的渗透稳定性．是目前常用的一种加固方法。文章根据湖南某水库的实际情况．采用三维快速拉格朗日分析方法（FLAC3D）对坝体冲抓回填前后的渗透稳定性进行渗流场和应力场耦合的数值模拟分析,结果表明该方法可以较好地模拟土坝坝体内部渗流场和应力场的耦合作用．可用来评价病险土坝的除险加固效果,结论可指导类似工程的防渗加固实践。     

深厚覆盖层上高土石坝蓄水后的流固耦合效应分析

高土石坝在蓄水后,坝体、坝基深厚覆盖层中的应力场与渗流场之间存在耦合作用。以建造在深厚覆盖层上的瀑布沟高心墙堆石坝为例,对蓄水后坝体的变形、应力、孔隙率、渗流量等要素的变化进行分析,量化研究了应力场和渗流场的耦合效应程度,结果表明考虑坝体和坝基深厚覆盖层的流固耦合效应,可以更加真实地反映高土石坝在蓄水后的工作性态。     

耦合作用下蓄水速度对心墙坝渗流性态的影响分析

水库初次蓄水速度直接影响土石坝的渗流安全,水位上升使得坝体内应力场复杂多变,影响渗流性态,而忽略应力场影响对渗流分析易造成偏差。基于饱和-非饱和土渗流理论,在考虑初始应力场和渗流场的基础上针对蓄水速度对渗流场的影响进行数值模拟,并对比和研究了蓄水过程中考虑和不考虑应力场影响下的渗流性态。结果表明,蓄水速度较慢时,应力对各水力要素影响不明显,提高蓄水速度,心墙上游局部存在较大的水力梯度,孔隙水压力突变并集中分布,对坝体不利,考虑应力耦合影响计算结果偏于安全。因此,初次蓄水渗流分析有必要考虑应力场的影响,并严格控制初次蓄水速度。     

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。     

渗流应力耦合作用下重力坝深层抗滑稳定分析

重力坝坝基岩体中包含软弱结构面和性质复杂、方向各异的裂隙,在外力作用下易形成滑移通路,导致大坝稳定性遭到破坏,对人民生命财产安全造成严重威胁。本文以白石水库重力坝溢流坝段为例,采用弹塑性有限元强度折减法,通过ANSYS有限元软件对渗流应力耦合作用下抗滑稳定安全系数和坝基坝体应力应变进行研究,进而分析渗流应力耦合作用对重力坝深层抗滑稳定的影响。研究表明:渗流应力耦合场作用下重力坝抗滑稳定安全系数小于单一应力场;渗流应力耦合场作用下,白石水库重力坝抗滑稳定安全系数为2.4。研究成果可为重力坝深层抗滑稳定数值模拟提供工程依据,具有重要的现实意义。     

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。     

基于ABAQUS渗流与应力耦合的边坡稳定性分析

探讨了渗流场与应力场相互作用机理,提出了考虑渗流与应力直接耦合作用的边坡稳定分析方法。基于ABAQUS分析软件,采用强度折减法分析了不考虑渗流和考虑渗流耦合及非耦合情况下某边坡的稳定性,结果表明:水的渗流作用对边坡稳定有显著性影响,渗流与应力场耦合对边坡稳定性有显著影响。     

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。