饱和-非饱和渗流计算参数分析

在饱和 非饱和渗流计算中,非饱和渗流参数的选择至关重要。通过开展非饱和渗流参数试验及非饱和渗流模型试验,用模型试验结果作为评判标准,研究了VG模型代入法和试验数据法之间的差距,提出了"双参数VG模型"的方法。结果表明,利用"双参数VG模型"代入数值计算中,计算结果可以较好地和试验结果相吻合。     

传统入渗Parlange解中存疑步骤的讨论与改进

为解决Richards入渗方程Parlange解中关键参变量c(t)难以计算的问题,本文设计一种基于试验假设分离变量的参数方程方案,将含有c(t)的积分方程转化为超越方程并求解析解。新方案计算结果表明,当试验参数D(θ)、K(θ)为幂函数时,改进模型收敛较快,通过十余次迭代即可获得稳定解,所生成的土体含水率运动轨迹曲线符合实际。方案对比结果表明,新方案与传统Parlange化简方案对比结果存在较大差异,与Philip级数解对比结果已十分接近,二者误差不超过5%;改进后的计算方案具有严格解析步骤和明确数学意义,可作为Parlange模型在关键计算步骤上的一个补充。     

非饱和土体渗流参数研究

土石坝渗流分析的重要任务之一为防止发生渗透破坏。以往的研究由于对非饱和土体渗流参数的理论研究不足,主要集中在对坝体饱和渗流的分析,不能真实反映土石坝渗流动态情况。采用土壤特性计算软件初步确定非饱和渗流参数。结合前人研究可靠的Fredlund数学模型和VG数学模型,运用1stOpt数据分析处理软件分别对土-水特征曲线及非饱和渗透系数曲线进行数据拟合及修正,结果表明:拟合相关系数满足精度要求,运用相应拟合结果进行非饱和土体渗流计算是合理可行的,其拟合结果可用于非饱和土的渗流计算。更多还原     

临近水库的隧洞二维渗流场解析解及工程应用研究

水库水头对邻近隧洞地下水渗流的影响较大,威胁到隧洞的运行安全。【目的】为保障邻近水库的隧洞工程的安全,【方法】应用镜像法,通过权重分配考虑水库水头边界及远场水头边界双重影响,推导渗流场解析解,并建立有限元模型进行对比验证。【结果】结果显示,解析解所计算的渗流场水头函数精度满足工程计算要求,可为衬砌结构的初步设计提供理论依据。【结论】基于解析解的参数分析表明：隧洞衬砌外水压力随着隧洞与水库距离增大而减小,其关系曲线呈非线性,隧洞与水库距离越大曲线越平缓,洞线选择时宜尽量选取曲线相对平缓的区间;灌浆可有效减小衬砌外水压力,但随着灌浆质量及灌浆厚度的提升,其对衬砌外水压力的影响逐渐减小;相对而言,灌浆质量对减小衬砌外水压力的作用更为突出,当衬砌外水压力过大时,宜优先选择提高灌浆质量。     

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。     

基于非饱和土理论的黄土地区引水渠道的渗流场研究

针对黄土地区引水渠道的渗漏问题,提出了两种防渗方案衬砌层加灰土垫层（２ｍ厚）和衬砌层 加灰土垫层（２ｍ厚）加渠底原土翻夯（３ｍ厚）,并且利用基于有限元法的非饱和土水模拟软件ＳＥＥＰ／Ｗ, 对不同厚度黄土区段的引水渠道进行了数值模拟。通过对比实测数据与室内试验数据,对模型中风积 黄土的渗透系数函数及土水特征曲线进行了校正。之后,耦合了应力场及位移场,对引水渠道进行全面 多工况的分析发现,随着风积黄土层厚度的增大,等水位线密集区逐渐从衬砌层延伸到灰土垫层;随着 时间的增加,风积黄土层厚度越小,等水位线越密集。     

三维饱和-非饱和降雨入渗渗流场分析

用饱和-非饱和达西渗流理论对降雨入渗的复杂渗流场问题用有限单元法求解，在理论上进行了深入的研究。文中特别提出了降雨入渗边界条件及非饱和逸出面边界条件(包括降雨中间停雨时期边界条件)在渗流场求解中的正确处理方法，提出和定义了描述土体渗流特性的极限含水率和蒸逸系数的两个新概念。两个算例的数值试验也进一步表明，文中所用的降雨入渗渗流场分析方法结果合理，实用性强。     

基于FLAC3D的饱和-非饱和渗流场初始化方法

建立与真实状态相近的初始渗流场是正确分析边坡降雨入渗的重要前提。鉴于目前FLAC^3D中的饱和-非饱和渗流场初始化方法寥寥无几,提出并详细介绍了饱和-非饱和渗流场初始化的设置方法。根据5种分布形式的基质吸力,按照其基质吸力线性分布和非线性分布规律提出了2种对应的初始化方法:对于线性分布的基质吸力运用MIDAS建模和FLAC^3D内置FISH语言进行渗流场初始化设置;对于非线性分布的基质吸力,用函数来表示其复杂几何形态的地下水位面具有一定的难度,不适合大面积推广应用,将地下水位面简化成一平面后,可利用FISH语言编程进行渗流场初始化设置。通过与常规渗流场初始化方法的计算结果对比,初始渗流场对边坡降雨入渗最终计算结果有较大影响,初始渗流场与真实状态越相近,其计算精度越高。     

基于ANSYS模拟非稳定饱和-非饱和渗流场

堤坝非稳定渗流数值模拟中,浸润面、逸出点事先未知,需要迭代计算,渗透参数需根据计算结果不断调整,都增加了数值模拟的难度.选用Neuman饱和-非饱和渗流数学模型进行非稳定渗流场数值模拟,分析了数值模拟中逸出面一般求解方法存在的问题并加以改进,使用ANSYS开发出渗流数值模拟程序,经实例验证表明该法是实用有效的.     

滤纸法测定尾矿砂基质吸力试验研究

为研究不同含水率时尾矿砂的基质吸力变化规律,在尾矿砂颗粒级配测试的基础上,根据接触式滤纸法,对某尾矿砂吸湿和脱湿2个阶段分别进行了试验,得到了尾矿砂含水率在9%~40%内的12组基质吸力,建立了尾矿砂吸湿和脱湿过程的土-水特征曲线,并分析了其变化特征。试验结果表明:所测尾矿砂试样属于尾粉质黏土类;采用滤纸法可以获得较大吸力范围内的尾矿砂土-水特征曲线,该曲线近似呈倒“S”形;尾矿砂土-水特征曲线可以分为4个阶段,随含水率的增大,基质吸力阶段性减小;滤纸法测得的尾矿坝基质吸力变化范围较大,吸湿过程中为2 711.095~22.459 kPa,脱湿过程中为28.205~3 607.825 kPa。基质吸力在吸湿和脱湿过程中的变化规律基本一致,但变化路径不同,存在明显的“滞回现象”,脱湿过程中的基质吸力高于吸湿过程。     

排水期沟渠附近潜水非稳定流解析解及参数反演

将潜水蒸发等垂向水量补排作用离散成逐日的阶梯函数,将排水沟渠概化为水位稳定不变的第一类边界,建立含阶梯函数型源汇项的沟渠附近潜水非稳定渗流模型.依据Boussinesq方程第一线性化方法,应用Laplace变换的积分性质、阶梯函数的Laplace变换性质,求出模型解析解,利用数值法验证解析解的可靠性,并讨论特定解及...     

虹吸井子结构法在尾矿坝复杂渗流场求解中的应用

针对尾矿坝特有的防渗排水措施(如虹吸井、导渗盲沟、辐射井等)通常难以精细模拟其排水效果和整体三维渗流场,提出一种适合求解布置有复杂排水系统的尾矿坝三维渗流场的虹吸井子结构法。以某尾矿坝为例,采用虹吸井子结构法对尾矿坝三维渗流场进行有限元数值模拟分析,研究虹吸井和导渗盲沟联合作用的防渗效果以及虹吸井部分失效对渗流场的影响,为尾矿坝复杂排水系统的设计提供理论支持。     

桩周饱和黏土非齐次渗流固结解

针对桩周饱和黏土固结渗流问题,考虑固结开始时,场地附近的河流或水库水位影响,建立桩端平面水头边界;考虑基桩以承压含水砂砾石为持力层,或为加速固结排水设计砂井抽水降压等措施的影响,建立桩尖平面水力梯度边界。综合上述边界得到反映桩周饱和黏土超静孔隙水压力消散规律的定解方程,对定解方程进行齐次化运算并推导其解答。根据理论解答,得到超静孔隙水压力随边界条件、初始条件的变化,绘制等值线和流速矢量图,直观比较分析解答的合理性,并应用现有实测试桩承载力换算固结度,验证了解答的正确性。     

化学防渗灌浆设计参数的探讨

结合工程实践,论述了采用水溶性聚氨酯进行防渗堵漏灌浆方案设计中的防渗区的界定,灌浆孔的布设及浆液配合比选择等方面的制订原则、方法和对相关技术的探讨。     

基于渗流场与应力场耦合分析的尾水渠施工期渗流场数值分析

本文通过建立尾水渠岩土体渗流的数学模型,结合电站尾水渠典型断面确定边界条件,利用伽辽金有限元方程进行数值计算,对尾水渠施工期渗流场进行模拟。得到以下几点结论：在渗流出溢处水力坡降超出允许水力坡降时,该处需采取工程措施,以免发生渗透破坏;基岩的水力坡降均小于允许水力坡降时,该处渗流是稳定的。     

雨水入渗作用下非饱和土边坡的稳定性分析

基于非饱和土理论，针对南水北调中线工程河南段某一黄土高边坡，利用有限元方法和极限平衡理论研究了雨水入渗作用下土体的渗透性、抗剪强度及坡顶垂直裂缝对边坡稳定性的影响。分析表明，在雨水渗作用下，边坡土体的渗透性对边坡稳定性的影响较大。在降雨强度和降雨持续时间都相同的条件下，边坡的稳定安全系数随土体渗透系数的增大而减小。当边坡坡顶存在垂直裂缝时，在无雨水入渗的情况下，边坡的稳定安全系数随裂缝开展深度的增加变化并不明显，大约在10％左右；在雨水入渗下，边坡稳定安全系数随坡顶裂缝的发展明显下降。在分析非饱和土边坡的稳定性时，应该考虑基质吸力对抗剪强度的贡献。     

非饱和土的有效应力参数研究

本文在评价了现有非饱和土有效应力参数确定方法的基础上，提出了一种新的求解方法。这种方法直接从非饱和土应力应变关系、孔隙气压力和孔隙水压力入手，推导出反映剪应力和球应力的有效应力参数公式。同时根据武功黄土试验资料进行了整理，所得有效应力参数规律性较好。     

某尾矿库坝基粉砂动力特性试验

通过对某尾矿库坝基粉砂进行共振柱和动三轴试验,得到动力特性参数的归一化曲线。分析变形特性与强度特性得到粉砂动力参数的变化规律。由动三轴试验得到不同固结比和固结压力下粉砂动强度、动孔压比与振次的关系,发现动强度与破坏振次间符合乘幂关系,可用幂函数来拟合;动孔压比与振次的关系可用指数函数进行拟合。采用Hardin Drnevich双曲线模型与Davidenkov模型对动剪切模量比进行拟合,试验分析结果表明,随着围压的增加,两种模型的拟合效果均有所改善。同一围压下,Davidenkov模型拟合效果优于Hardin Drnevich双曲线模型。     

考虑蒸发锋面的包气带一维液相运动方程解析解

为分析包气带中液态水运移的基本规律,基于相对渗透系数模型中的Gardner模型求解扩散度,在考虑蒸发锋面的基础上推导了包气带一维液相运动方程的解析解,建立了蒸发锋面深度模型、均质土及成层土的水力连续区有效饱和度剖面模型、水力参数反演模型。研究结果表明:稳态流下非饱和土的有效饱和度剖面受比流量q、Gardner模型参数α_g及下边界负压水头h的影响;在成层土中上层土的有效饱和度剖面及蒸发锋面深度受下部土层透水性的影响;参数反演分析证明了液相运动方程解析解的可靠性。