堤坝边坡稳定计算中的孔隙水压力计算

按堤防工程设计规范要求：施工期按总应力法、稳定渗流期按有效应力法计算、水位降落期按总应力法计算。按碾压土石坝工程设计规范要求：施工期分别按总应力法和有效应力法计算；稳定渗流期按有效应力法计算。水位降落期分别按总应力法和有效应力法计算。由此可见，在堤坝边坡稳定计算中，凡采用有效应力法都会涉及孔隙水压力的计算问题。在水位降落的总应力法中，也会涉及到水位落前稳定水位的孔隙水压力的计算问题。为此，孔隙水压力计算对边坡稳定计算十分重要。     

围压水作用下混凝土孔隙水压力的数值模拟研究

基于不同水压下混凝土的内部孔隙水压力试验数据,采用ANSYS有限元分析软件,进行了围压水作用下混凝土孔隙水压力变化瞬态反演模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明:混凝土内部孔隙水压力的变化过程与试验所得变化过程基本一致。说明所建瞬态分析反演数学模型能够用来对围压水作用下混凝土的渗透系数进行反演计算,并且所得到的结果能够与试验结果较好的吻合,具有一定的可靠性。     

建筑物影响下的堤坝溃决水流数值模拟方法

采用基于非结构网格的有限体积法对建筑物影响下的堤坝溃决水流进行了数值模拟.为模拟建筑物对溃决水流产生的影响,模型采用了三种方法:固壁边界法、真实地形法和加大糙率法.经物理模型验证,当建筑物顶部不过流时,三种方法均能得到较好的计算结果,其中固壁边界法和真实地形法的计算结果基本一致;而加大糙率法由于对反射波的计算不如其它两种方法灵敏,因而在城区内所得的计算水深比其它方法略低一些.     

基于大尺度物理模型与2D数值网格的洪水淹没过程模拟

许多研究涉及到洪水淹没过程的数值模拟,但由于洪水淹没具有不确定性,数值模拟结果的准确性以及可信度难以验证.通过大尺度物理模型对数值网格模型进行了验证,以物理模型的实际值校准和分析数值模拟数据.结果表明:数值模型结果与物理模型结果吻合较好,存在略微的差异.     

基于数值模拟的堤坝渗流和位移分析

为了保证堤坝运行安全,结合数值模拟,对水头、流量和位移进行研究。结果表明：(1)堤坝最大正负压力水头值分别为47.1和26.1 m,且水头分布较为均匀,不会对工程造成不良影响;(2)坝体的最大水平位移和总位移分别为13和15mm,从位移的角度上分析,坝体满足工程要求;(3)坝体塑性区没有贯通,说明坝体的滑动面并没有生成。后期若需对坝体进行监测,心形墙右侧区域是监测的重点。研究成果可供类似堤坝工程参考与借鉴。     

引航道通航水流条件数值模拟

采用数值模拟手段,计算了当引航道航道中心线与河流主流存在较大夹角时,船闸引航道口门区及其连接段区域不同流量下的水位、流速分布等水力特性.计算结果表明:各级流量下引航道口门区的斜流效应明显,影响口门区通航水流条件,分析各级流量下的通航水流条件后,确定其最高通航流量为4 000 m3/s,若要提高最高通航流量,应适当减小航道中心线与河道主流的夹角.通过对比分析数值模拟与物理模型试验的结果可知,该数学模型能较好地模拟引航道口门区水流条件.     

含隐患土石堤坝的三维波场数值模拟及其特征分析

含隐患土石堤坝的三维波场特征分析,是利用波动测试信号反演识别土石堤坝内部隐患的前提和基础。为了获得含不同类型隐患的波场特征和波动测试信号的畸变规律,本文采用有限元数值方法对含隐患土石堤坝的三维波场进行模拟分析,结果表明隐患体的位置与堤坝表面接收到的波场信息有密切相关性,隐患正上方测点的时程曲线相位与测线上其他测点的时程曲线相位具有明显差异,且散射波起跳时间较周围测点提前,据此可初步判断隐患体沿测线方向的位置。为验证这一波场特征,采用模型试验对无隐患土石堤坝和含渗漏通道的土石堤坝分别进行了波动测试试验,结果表明:坝顶同一测线接收到的波动信号,对于无隐患堤坝仅存在直达波;对于含隐患体堤坝,由于散射波与直达波的叠加,在含隐患测点上方的波动信号发生畸变,发生信号畸变的测点与实际设置隐患位置完全对应。由此可见,数值模拟结果与试验结果在反应隐患的位置和波动测试信号特征上具有相同的变化规律。     

孔隙水压力对深部软岩巷道变形规律影响的数值仿真研究

为了研究孔隙水压力对软岩巷道变形规律的影响,利用有限差分程序对不同孔隙水压力工况下软岩巷道围岩应力场和位移场演化规律进行了数值仿真研究。结果表明:孔隙水压力对软岩巷道的稳定性影响显著,孔隙水压力的演化规律与应力场演化规律相符,在应力集中区形成高孔隙水压力;在巷道顶板、底板和两帮的影响呈现不同步趋势,在侧压系数为1.2工况下,孔隙水压力对两帮的影响范围大于顶板影响范围,顶板影响范围大于底板。     

溃坝洪水数值模拟

在已有溃坝洪水数学模型基础上建立的溃坝洪水计算模型，可对洪水由库尾向坝址的传播过程、溃坝洪水向下游的推进过程、溃坝洪水漫过堤防后在下游城镇内的淹没过程进行水动力学模拟．利用所建立的溃坝洪水计算模型，对某水电站大坝溃坝洪水在拟定的各工况下进行的坝下游洪水预测表明，溃坝历时、水库上游来流量及溃坝时不同的坝前水位是影响该模型计算结果的主要因素．     

不同初始孔隙水压力下混凝土动态力学特性

为研究不同初始孔隙水压力下混凝土动态力学特性, 利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪进行不同初始孔隙水压与不同加载速率下的混凝土常三轴试验。结果表明:不同围压下, 混凝土内部孔隙水压的变化规律可分为迅速变化、缓慢变化和趋于稳定3个阶段。不同应变速率下, 混凝土峰值应力随初始孔隙水压的增大逐渐增大, 高应变速率提高了初始孔隙水压力对混凝土峰值应力的影响; 初始孔隙水压力在较大程度上提高了混凝土峰值应力的率敏感性。不同初始孔隙水压力下, 混凝土峰值应力随应变速率的提高逐渐增加。依据试验数据, 基于Weibull统计理论模型构建了混凝土水环境下的经验率型本构方程, 对不同初始孔隙水压下混凝土常三轴动态压缩应力-应变曲线进行描述, 拟合效果良好。这证明所建模型可用来描述不同工况下混凝土应力-应变全曲线及损伤变化规律。     

水位下降条件下西安D7裂缝土体孔隙变化特征试验

为研究压缩性土体在孔隙水压力下降下所引起的孔隙变化特征,选取孔隙度及分形维数作为评判指标,以西安D7地裂缝两侧可压缩性土层为研究对象,借助三维CT扫描成像技术,依托Matlab计算平台及VG Studio Max图像处理软件,对在水位下降过程中可压缩性土体压缩变形引起的孔隙度和分形维数孔隙变化进行定量评价,并探讨了固结压缩过程中土体孔隙分形维数的变化规律及其影响因素。研究表明:孔隙度随压缩进行大幅降低,由压缩前4.36%降至0.61%;土体分形维数与孔隙度、上覆压力均呈线性相关性,相关系数分别为0.947 2和0.966 0;而且分形维数可以很好的表征孔隙分布特点,是孔隙度的有效补充;通过分析土样孔隙度与分形维数关系,为后期建立区域上地裂缝—地下水开采耦合模型提供参数赋值基础。     

岩石孔隙内地下水流动的微观数值模拟研究

地下水流动的动力学行为对于污染物在地层中的迁移具有重要影响。通过对地下水在岩石孔隙中微观流动行为的研究,探索不同出入口位置及注入速度对地下水流动行为的影响。结果表明:岩石孔隙内地下水流动呈现出非均匀性及复杂性,孔隙的结构特征决定了局部流体的流动特征,盲端附近的孔隙通道流速较小,纵向分布的孔隙通道内流动行为受横向孔隙通道内流速的影响较大;入口流速的增大未对流体流动方向产生较大影响,但会引起岩石孔隙内地下水流动速度增加;出入口位置的变化会对岩石孔隙内地下水流动方向及速度大小产生较大影响。本研究从微观尺度入手,探究了入口速度和出入口位置对地下水在岩石孔隙通道内的流动行为,定量刻画了岩石孔隙中流体流动的时空分布特征。     

森林覆盖率变化对流域洪水特性影响的数值模拟

为研究森林覆盖率变化对洪水特性的影响,建立小溪流域的分布式水文模型,通过实测水文资料对模型重要参数进行率定和验证,并对其适用性进行评价。选取7日同次降雨序列,利用率定并验证后的数学模型对森林覆盖率从0到100%共11组工况的流域洪水过程进行模拟。结果表明,森林覆盖率的变化对小溪流域洪水特性产生一定影响,森林覆盖率越大,影响效果越明显;相比无森林覆盖条件,森林覆盖率达到最大时减小洪峰流量约13.2%,延缓洪峰到达时间约4 h,延长洪水历时约13 h;当森林覆盖率低于40%时,森林对洪峰的削减作用非常有限;当森林覆盖率大于40%时,森林覆盖率平均每增长10%,可削减洪峰流量约2%;并且随着森林覆盖率增长,洪水过程形态呈现从单峰到双峰的变化特点。     

土石坝砾石土心墙孔隙水压力变化分析

土石坝心墙作为坝体主要防渗结构,在施工期产生的孔隙水压力幅度、消散水平及初蓄期的防渗性能对大坝的初蓄和运行安全有着重要的影响。对某高土石坝砾石土心墙孔隙水压力监测资料的分析表明,砾石土心墙在施工期产生的孔隙水压力幅度与上覆土压力、土体饱和状态和渗透系数有密切关系,孔隙水压力消散水平与库水位变化幅度关系不大,主要与材料特性相关。初蓄期由于心墙土体未完成固结,库水位快速抬升,心墙易加速沉降,从而降低土体强度产生水力劈裂,因此心墙土石坝在初蓄期应严格控制库水位抬升过程,加强心墙中部孔隙水压力及下游侧渗透水压力监测,这对确保大坝的安全具有重要意义。     

风浪作用下库岸孔隙水压力响应试验研究

大多数水库都存在库岸坍塌问题,库区风浪波高明显高于成库前,风浪对库岸边坡稳定具有重要的影响.采用线性波和椭圆余弦波进行波浪水槽试验.结果表明,库岸内孔隙水压力随着波高、周期、水深的增大而增大,孔隙水压力沿库岸水平和垂直方向衰减速率不一致,浅层衰减较快,深层衰减较慢或已趋于稳定;黏土库岸浅层相应位置的孔压比沙土中的大,沿深度方向黏土中的孔压衰减较快,沙土库岸底层中相应位置的孔压比黏土中的大;沙土库岸内,线性波作用下孔隙水压力较大.不同波况作用下,孔隙水压力差值随波高增大而减小,随周期增大而增大,随水深增大其变化很小.     

基于多场耦合的堤坝稳定性数值模拟

堤坝是重要的防水建筑物之一,尤其是在洪水泛滥地区,其稳定性直接关乎下游人民生命财产安全。采用多场耦合理论,考虑了地下水流体力学方程,以及热力场和水力场的数值方程,分析了不同水位深度下坝体内部的温度、孔压以及位移的变化情况。研究成果表明,使用热传感器代替更昂贵的孔隙压力传感器来探测坝体渗流是可能的,但需要将传感器放置在不受每日温度变化影响的区域。同时,当水库出水速度最快时,FOS值最低,该阶段导致坝体稳定性从3.5降至3.0。     

渭河下游洪水风险的数值模拟分析

在对渭河下游典型洪水、防护区地形特点及社经指标等进行了分析的基础上，建立了河道及防护区洪水演算模型，对各频率洪水不同溃口方案洪水淹没情况进行了模拟计算，分析研究了不同防护区域的风险等级，为制定和完善泅河下游防御洪水方案提供了科学依据。     

美兰机场土基孔隙水压力与强夯关系的研究

采用≤５０ｃｍ，≤８０ｃｍ粒径级配的块碎石进行强夯地基处理，在国内尚属首例，其优点是适合大型机械化作业，加快施工速度，降低工程造价。本文通过对强夯施工及施工后的地基土的孔隙水压力的观测、分析及研究，确定了最佳的施工参数，同时对影响地基固结因素以及施工时孔隙水压与强夯对应关系进行了研究，并作出了相关的结论。     

土石坝心墙孔隙水压力的统计分析方法

土石坝心墙中孔隙水压力的变化常滞后于库水位的升降。通过对鲁布革坝心墙孔隙水压力的统计分析，提出一个新的统计方法，即比较不同时段内库水位平均升降速率与孔隙水压力的关联度，采用关联度最大的库水位平衡升速率和库水头为变量，进行测点孔隙水压力的统计分析，其复相关系数和标准差均得到了显著地改善。