关于“堤坝非稳定渗流试验研究与计算”一文讨论及终结讨论

<正> 下面准备对地下水非稳定渗流的数学模型以及模型试验研究等方面的问题谈些意见,供原作者参考。一、地下水非稳定渗流的数学物理方程1.具有自由表面的非稳定渗流在研究浅层地下水渗流问题时,系基于假定土体骨架和流体为不可压缩的前提下导得的,其渗流方程表达式如原文式（5）。该式的形式虽与稳定渗流方程一致,但在求解过程中其自由面边界是随时间t而改变,故它归结为一个与时间有关的动边界问题,显然在自由面处应满足下面的边界条件     

有限单元法在土坝三向稳定渗流中的应用

本文阐述了有限单元法求解具有浸润面的土坝三向稳定渗流场的原理和方法。并利用有限单元法的特点给出在均质土坝和非均质土坝上调整浸润面和渗出段的方法和计算任意形状过水断面的渗流量方法。文中还详述了在国产TQ-16型计算机上实现具有一定规模的土坝三向稳定渗流问题有关的技术。最后结合实际工程对均质和非均质渗流场进行了计算分析,经与原体观测资料对比,二者颇为接近,从而为广泛应用电子计算机计算土坝三向渗流问题提供了经验.     

堤坝非稳定渗流试验研究与计算

本文以砂模型试验为基础,探讨了不透水地基均质土坝非稳定渗流的物理力学过程。分析了影响给水度μ值的若干因素,从给水度在非稳定渗流过程中的作用,提出了在计算中必须考虑μ值随时间的变化过程。 经有限单元法大量计算,从自由水面变化过程、流场分析及上游边坡稳定综合分析可知,式（4）按不同时段选取相对应的μ值进行计算,基本符合堤坝非稳定渗流的物理状态。     

非稳定渗流用截止负压法求解的研究

在稳定渗流截止负压法的基础上，通过进一步的研究，将其推广应用到三维非稳定渗流分析中，建立了与之相应的非稳定渗流求解方法。实际工程算题表明，该方法具有理论严谨、收敛速度快、计算精度高的特点，是稳定渗流和非稳定渗流分析中的有效方法。至于截止负压法对于非饱和渗流分析的适应性，尚有待于作更深入的研究，尤其是最大负压的取值问题。     

土坝饱和-非饱和渗流数值分析方法研究

本文提出土体非稳定渗流数学模型和新计算方法,用以计算土坝饱和-非饱和区的渗流。在数学方程求解和数值计算中,采用伽辽金有限元法结合隐式向后差分法,编制出简单合理和切实可行的计算程序SUSED。并以唐山陡河土坝为计算对象,从坝中取样通过试验求得计算参数,用本文方法对该坝饱和-非饱和渗流进行数值计算,计算结果规律正常,令人满意,说明上述数学模型和计算方法是行之有效的,适用于稳定渗流和非稳定渗流。     

基于改进初流量法的非稳定渗流分析

在改进初流量法的基础上,做进一步的研究,将其应用到非稳定渗流的分析中去,该方法具有收敛快,精度高,对网格的依赖性小,是稳定渗流和非稳定渗流分析中的有效方法。     

考虑应力场与渗流场耦合的尾矿坝非稳定渗流分析

根据尾矿坝形成的特点，进行考虑应力场与渗流场耦合的非稳定渗流分析。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及相应程序。在计算中首次导出了尾矿坝的渗透系数与应力场的关系式，并进行尾矿坝的非稳定渗流分析。工程实例计算结果表明，考虑耦合作用的影响，尾矿坝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。     

岩体水力劈裂非稳定渗流影响机制初探

 水力劈裂是石油开采、土石坝安全控制、原位地应力测试、隧洞突涌水防治等中的常见突出问题。首先,构建一维非稳定渗流模型,推导其解析解,并将水力劈裂关键因素水压力、水力梯度随时间的变化规律与有限元模拟结果进行对比,从而证明该理论解的正确性。其次,非稳定渗流结果与稳定渗流对比表明,在非稳定渗流状态下水压突增时刻,靠进水口处水力梯度最大,而趋于稳定状态时,水力梯度逐渐减小并最终达到稳定。同时,渗透性越小,高水力梯度作用时间越长,岩体发生水力劈裂的危险性越大。因此,采用非稳定渗流研究岩体水力劈裂作用机制是十分必要的。     

考虑非饱和非稳定渗流的土坡稳定分析

降雨或库水位变化造成的土坡失稳现象与土体中的非饱和非稳定渗流密切相关,考虑非饱和非稳定渗流的土坡稳定分析方法是值得深入研究的课题。主要对考虑非饱和非稳定渗流的极限平衡法和位移有限元法进行评价和对比,着重讨论了强度折减有限元法在考虑渗流作用的土坡稳定分析中的应用,给出了一些初步成果,并提出了今后的研究方向。     

SEEPIW软件在深基坑饱和-非饱和非稳定渗流分析中的应用

本文采用国际商用软件GeoStudio（GEO—SLOPE）中的SEEP／W对一个深基坑进行降雨下深基坑饱和一非饱和非稳定渗流分析探讨，计算结果表明，在非饱和区，孔隙压力及含水饱和度都在随着降雨的入渗而逐渐增大，降雨导致地下水位抬升，土体孔隙压力升高，这些结果和实际情况一致。     

不完整井渗流的近似计算

一个复杂的渗流问题,只要对其流动图案作出比较确切的解释,那么即使在数学上予以简化,仍然可以获得满意结果。本文将不完整井的三元流动问题,用加权平均流线长度的概念,来模拟其局部附加阻力而使问题得到介决,从而把这一复杂的渗流问题,从繁琐的数学境界中解脱出来。文中得到的计算承压不完整井渗流量公式（21）（22）,不论在方便实用或计算精确性方面,均优于目前国内外同类近似计算公式。     

渗流问题的弱形式求积元分析

对于渗流问题的研究在很多领域有着广泛的应用,工程中通常采用有限元法对其进行数值求解,这往往需要耗费较大的计算资源从而限制了其计算规模。弱形式求积元法是一种简单和高效的数值方法,该方法基于问题弱形式描述,可对全域进行高阶近似,具有较快的收敛性,在结构分析领域已有广泛的应用。将弱形式求积元法应用于渗流问题的求解,分析了二维及三维渗流问题,包括承压渗流和无压渗流;对于无压渗流,采用变网格方法,使用积分点位置的多项式插值来近似表示自由面。求解了数值算例并得到了与解析解或者文献解一致的结果。结果表明:与有限元法相比,弱形式求积元法使用较少的自由度就可以得到收敛的结果,显示了弱形式求积元法在渗流分析中的有效性。     

考虑潜水的三维地下水流半解析数值方法

现有地下水半解析数值方法不能应用于潜水含水层的地下水流问题。为此,基于Neuman模型提出了潜水非稳定流的半解析数值求解格式,利用伽辽金法与正交解析函数族推导了解耦形式的加权余量方程式。在编制Fortran计算程序实现数值求解的基础上,利用已有解析解验证了方法及程序的正确性,计算结果很好地反映了潜水完整井流具有的三维流动特性及潜水面滞后反应效应,而且当忽略给水度时,该方法可以退化为针对承压含水系统的已有成果。数值算例表明,半解析数值方法适用于模拟包括潜水含水层、承压含水层及弱透水层的多层结构含水层系统的地下水流问题,能够为可概化成层状含水系统的地下水开采及地面沉降等问题中三维水流模型的高效计算提供途径。     

结合Bathe算法及Signorini条件求解饱和–非饱和无压渗流问题

Bathe算法将浸润面确定问题转变为常规的非线性本构问题,Signorini条件将出溢面边界转化为常规的水头边界进行处理。由于非饱和渗流问题本身就是一个非线性渗透本构问题,将上述2种方法的联合使用,避免变分不等式的求解,在常规非线性有限元求解框架内做最小程度的改动基础上,实现饱和–非饱和渗流的求解,着重探讨以下几个问题：(1) Bathe方法收敛性的改善及其修正系数的三维推广;(2) 适用渗流问题的Signorini条件边界交换算法及其实现;(3) 提高非饱和非稳定渗流问题求解收敛性及质量守恒性的欠松弛处理方法。最后,通过典型的算例,讨论上述算法应用中的一些问题及其适用性和精度。     

正交各向异性非定常渗流边界元法计算

计算各向异性介质渗流一直是一个重要研究课题，边界元法由于只在边界划分单元，可降低一维进行计算等特点，且适合于解决无限域问题，在渗流研究中具有一定的独特优点，尤其在处理含有源问题时，本文用边界元法对各向异性介质非定常渗流问题进行数值方法研究与数值计算。对非定常问题在对时间推时涉及到区域积分的计算，本文选取适当的坐标函数，再次应用Ｇｒｅｅｎ公式将区域积分转化为边界积分，因而做到唯边界计算，充分发挥了边     

FLAC3D在圆形深基坑工程中的应用

某圆形深基坑工程为例,借助三维有限差分软件FLAC3D对深基坑工程的施工过程进行了数值模拟,模拟过程中考虑了潜水、承压水以及基坑降水和土体变形耦合作用,最后将数值模拟结果和实际监测值进行了对比分析。     

电排站地基及其堤坝渗流三维有限单元法计算

本文介绍某大型电排站地基与土坝组合体的三维渗流数值计算及有关方法,该项工作的目的在于应用有限单元法解决较复杂的工程问题。文中阐述了如何处理有压流和无压流同时存在的三维非均质渗流场,介绍了求自由面与伸入式排水体交线位置的插值方法,三维自由面和渗出面的自动鉴别和调整方法以及应用“分块平移法”解线性代数方程组,充分利用磁盘（带）,使中、小型计算机能解数千、上万结点的大规模问题。     

裂隙岩体三维渗流网络搜索及稳定渗流场分析

 从实际工程结构面统计资料以及结构面本身渗流特性出发,结合逾渗理论分析裂隙岩体渗流网络的组成特点,研究三维块体切割技术与逾渗理论在裂隙类型分类上的相似性问题,进而在既有三维块体切割技术基础上增加渗流面阻水特性判断等模块,形成三维渗流网络搜索算法,解决三维渗流网络难以建立的问题。并在此基础上,根据Louis公式和广义达西定律编制裂隙岩体三维渗流网络搜索及恒定流分析程序3D-Network-Seepage.f90,用于裂隙岩体三维渗流网络构建与恒定渗流计算分析。然后,结合算例对该方法进行验证,结果表明：所提方法不仅能够生成客观、正确的渗流网络,还能准确地反映裂隙面水流的运动规律以及裂隙网络中实际水流的流动趋势,但该方法还有待于在实际工程中进行验证。     

岩石峰后非达西流问题的探讨

许多学者从瞬态法测岩石渗透性的压差时间序列计算出渗流速度序列,发现渗流速度与压差梯度不是线性关系,认为岩石峰后存在非达西流。针对该问题,求解了瞬态法中的非稳定渗流问题解析解,发现即使在达西定律适用的情况下,瞬态法中所谓的渗流速度与压差梯度也不是线性关系。另外,利用峰后实测岩石侧向位移与渗透系数的关系、分析峰后渗流雷诺数,说明目前试验中发现的峰后高速非达西流是值得商榷的。但是随着裂隙开度的增大,水力梯度的增加,出现高速非达西流是必然的。