裂隙网络岩体非稳定渗流场与应力场耦合分析

岩体裂隙网络渗流的特点是渗流沿裂隙网络定向流动,体现出明显的非均匀性和各向异性,这决定了裂隙网络渗流的特殊性;裂隙岩体中渗流与应力的相瓦作用主要也是通过岩体中的裂隙.从裂隙网络渗流的特点出发,以岩体裂隙网络渗流与岩体应力相互影响、相互作用的耦合机理为基础,研究裂隙岩体中渗流场和应力场相互影响以及二者随渗透水流时间及边界条件的变化规律\编制相应程序,并通过算例进行了验证;考虑耦合情况下,裂隙岩体渗流场与应力场较不考虑耦合时均有明显变化.     

岩体裂缝扩展的渗流-应力耦合分析模型

应用无单元法,对渗流场和与应力场耦合作用下的岩体裂缝扩展进行追踪。裂缝扩展计算采用断裂力学最大周向正应力理论。应力场和渗流场的耦合作用通过以渗透压力和渗透系数为交互因子的迭代计算考虑,其中裂缝区还考虑了裂缝中水对缝壁的拖曳力。裂缝扩展计算每一步所产生的新结构都要进行渗流-应力耦合分析,直至裂缝稳定为止。算例结果表明,所建数值模型能较真实地反映水流对裂缝扩展的影响,并能较好地模拟渗流-应力耦合作用下的裂缝扩展过程。     

小湾电站坝址区渗流与应力场耦合分析

本文研究了小湾电站坝址区岩体渗流场与应力场的耦合相互作用，并结合右坝肩Ｆ１１断层的特性，探讨了裂隙内具有不同填充物情况下，裂隙表面分形对裂隙渗流和应力的影响，通过数值分析，得到了场耦合情况下的渗流分布及断层Ｆ１１在不同应力水平下的分维数－渗流量、不同分维数下的应力－裂隙开度、应力－流量关系曲线。     

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。     

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。     

考虑水流温度影响的三维岩体裂隙网络非稳定渗流场数值分析

水流温度对裂隙岩体中渗流场分布规律的影响是岩体水力学研究的热点问题。在分析水流温度对裂隙水流影响机理的基础上,建立了考虑水流温度影响的岩体裂隙渗流场数学模型,采用有限元法对其进行数值求解。研究结果表明：考虑水流温度影响较不考虑水流温度影响的渗流场水头值普遍偏高;水流温度对渗透系数的影响在水流温度影响渗流场分布的过程中起主导作用;裂隙宽度越大,水流温度对裂隙渗流场的影响越明显。     

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。     

隧洞水荷载的静力计算

水荷载是水工隧洞的主要荷载.在隧洞静力计算中,通常把水压力作为边界力处理,而且没有考虑水荷载作用的时间因素.这种计算方法在某些情况下将导致较大的误差。本文建议的方法是把水荷载作为场力来处理,考虑水荷载与隧洞开挖及衬砌相对时间关系进行隧洞围岩及衬砌的静力计算.由于地质构造作用,岩体是裂隙介质,渗流场的计算考虑了岩体的这一特点,采用了相应的数学模型.静力计算视岩体为各向异性弹性介质,并考虑了节理裂隙的影响以及隧洞开挖、支护和衬砌施工与水荷载作用的相互时间关系.按上述原则编制出隧洞计算专用程序SJDI.程序中还附有在初应力场及渗流场作用下,计算隧洞分层开挖、分期支护时各个时段应力场及位移的功能.     

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.     

岩体渗流-应力-温度三场耦合的连续介质模型

进行岩体渗流一应力—温度三场耦合研究，是为了更客观地反映作为人类工程活动地质背景的岩体的本质属性。从岩体渗流—应力—温度三者两两之间的相互作用关系出发，分别建立了应力和温度影响下的渗流场模型、沙流和温度影响下的应力场模型、渗流和应力影响下的温度场模型，耦合三者成为岩体渗流—应力—温度三场耦合的连续介质模型；并对此三场耦合模型及其数值解法进行了讨论。     

某碾压混凝土坝温度场与应力场分析

大体积混凝土在施工中容易产生温度裂缝,降低了混凝土的完整性,影响坝体的安全,因此对温度场和应力场的研究有重要意义。应用有限元软件的温度场和应力场仿真功能,采用二维有限元程序对碾压混凝土坝的温度场和应力场进行仿真计算,并对其结果进行分析,最终得出温度场与应力场随时间的变化规律。     

地下隧道管壁混凝土温度场及应力场仿真分析

地下隧道管壁采用喷射混凝土时如果水泥用量较多 ,就容易产生温度裂缝 ,给隧道的施工和使用带来一系列的问题。定量地揭示这些裂缝形成的机理 ,将对隧道管壁设计和施工提供可靠的保证。应用非稳定温度场和徐变应力场仿真程序对裂缝产生的原因和若干防治措施进行探讨的计算表明 :对地下隧道管壁这样的特殊结构 ,从设计和施工上采取一定的温控措施 ,裂缝是可以避免的。     

控制幕作用下水库温流场特征初步研究

大型水库建成后由于库区水动力学特性、光混特性、热量特性等发生了改变,水库垂向水温将呈现出明显的分层现象,对库区及其下游河道的生态环境造成显著影响,常通过采用分层取水措施加以改善。针对控制幕分层取水方法,通过温分层水槽试验,研究了分层水体中设置水温控制幕后,控制幕前水温、流速分布特征以及下泄水温的变化情况。试验考虑了不同热冷水流量比、控制幕距取水口距离、取水口位置和控制幕遮挡率等因素的影响。试验结果表明:控制幕设置后,控制幕上游近幕布区域温跃层厚度减小,温跃层强度增大,水体掺混受到抑制;控制幕下游温跃层厚度增大明显,控制幕促进了控制幕下游水体的垂向扩散,破坏了原水体分层现象;控制幕上游近幕布区域,热冷水流量比越小取水口位置越低,控制幕遮挡率越小温跃层厚度越厚,温跃层强度越小。热冷水流量比增大,取水口位置提高以及控制幕遮挡率增加均会使下泄水温升高。     

开裂闸墩的温度场和应力场仿真分析

按照闸墩实际材料与浇筑过程,利用有限元仿真程序,计算了闸墩在施工期及运行期的温度场和应力场,得到了其开裂位置、开裂时间和开裂状态;与闸墩裂缝实际调查资料的对比说明,闸墩内部的过高温度是导致闸墩开裂的根本原因;通过虚拟浇筑计划下的仿真分析表明,选择合理的混凝土浇筑时间与方式,可以避免闸墩开裂。     

混凝土坝温度场和应力场仿真分析的实现

混凝土坝的温度场和应力场受到很多因素的影响,其分析计算有一定的难度和复杂性。通过研究仿真计算的主要技术问题,设计了仿真分析的流程图,编制了温度场和应力场仿真分析控制程序,成功地实现了分析过程的参数化,提高了利用大型通用软件解决工程实际问题的效率。     

龙滩碾压混凝土坝渗流场对应力场的影响

结合龙滩水电站工程，分析碾压混凝土重力坝坝体及碾压层（缝）面渗流的特点，提出碾压混凝土坝渗流的渗透静水压力和渗透动水压力及其对坝体应力的影响机理，采用有限元数值方法计算出渗流场影响下的龙滩坝应力场分布。可以看出，由于渗透静水压力和渗透动水压力的作用，使坝体各应力分量最大值增大，也使坝踵处应力集中现象加剧。     

高聚物防渗墙土石坝及其应力场与渗流场耦合分析

系统介绍了土石坝防渗加固工程中高聚物防渗墙的施工方法和步骤,在考虑实际工程条件基础上,建立坝体正常蓄水情况下高聚物防渗墙土石坝应力场与渗流场耦合分析的数值模型。高聚物防渗墙堤坝在考虑渗流-应力耦合作用时,坝体不同位置处的最大压应力的结果要大于不计耦合时的压应力值,且高聚物防渗墙竖向位移和水平位移值考虑耦合时明显大于不计耦合时,坝体内浸润线位置也有同样变化。分析结果说明忽略渗流与应力耦合作用会导致坝体和墙体的位移和应力计算结果偏小,为今后高聚物防渗墙除险加固工程的设计及施工提供理论依据。     

碾压混凝土拱坝温度场和应力场仿真计算研究

采用三维有限元法模拟某碾压混凝土拱坝的施工过程,进行了温控仿真计算,分析了该工程温度场和应力场的分布规律,提出了温控推荐方案。结果表明:采取初期、中期和后期冷却措施后,大坝的最高温度满足碾压混凝土坝设计规范要求,同时也满足封拱灌浆要求,最大温度应力小于混凝土的允许拉应力。