层状裂隙岩体有自由面的渗流分析

针对互层状裂隙岩体中的渗流问题,总结了互层状裂隙岩体中的层面裂隙和构造裂隙发育规律,提出了一种互层状岩体中裂隙网络生成方法并基于双重介质饱和一非饱和渗流模型分析了软岩中存在和不存在切层裂隙两种情况下自由面渗流问题,讨论了层面裂隙、层问裂隙和切层裂隙隙宽对自由面的影响.结果表明,在互层状裂隙岩体有自由面渗流中可能出现多层自由面的现象,取决于层间、切层及层面裂隙隙宽的组合.     

二维岩体裂隙网络有压渗流数值模拟分析

根据裂隙岩体的渗流机理对岩体裂隙网络中的渗流进行了合理简化和假设,以渗流立方定理、质量守恒定理和水流不可压缩假设为基础建立了裂隙网络的有压渗流模型,用改进DDA算法得到了裂隙几何信息,并用PCG算法和可视化编程技术开发了相应的计算程序.通过与Grenoble试验对比,验证了程序的合理性.对DECOVALEX项目的二维BMT模型进行了初步渗流计算,获得了均匀和非均匀裂隙条件下不同的渗流规律.该结果为研究岩石裂隙网络的应力-渗流耦合效应奠定了基础.     

裂隙岩体初始渗流场反演

初始渗流场的确定对于工程渗控设计具有重要的指导意义,而影响初始渗流场计算结果的主要因素为渗透系数和边界水头。因此,从提高初始渗流场计算结果的准确性出发,将裂隙产状和压水试验相结合来确定裂隙岩体渗透张量,并将粒子群算法应用到边界水头的反演中。工程实例表明,相比于传统的初始渗流场确定方法,采用所提方法计算所得测孔水位与实测水位误差更小,说明该方法有效可行。     

水—岩作用下白云岩单裂隙渗流特性演化规律试验研究

为研究水—岩作用条件下水库消落带岩体渗流特性演化规律，以乌东德水电站库区白云岩为例，通过单裂隙渗流试验获取裂隙渗流特性变化规律，并借助SEM和三维表面轮廓扫描技术，研究了裂隙面微细观结构和表面形貌变化规律，探讨了裂隙渗流特性演化规律及影响机理。结果表明，在水—岩作用过程中，当渗透水压恒定时，渗流量随围压的增大呈指数关系递减；当围压恒定时，渗流量随渗透水压的增加呈线性关系递增；随水—岩作用周期的增加，裂隙渗流量呈先快后慢的减小，随后缓慢增加并趋于稳定。水—岩作用使得裂隙面一定深度的矿物软化溶解，改变了微细观孔隙结构和表面形貌特征，在围压作用下裂隙面闭合更加紧密，裂隙有效隙宽进一步减小是裂隙渗流量减小的主要原因。     

裂隙岩体平面非稳定渗流模型

以单条平直裂隙中的水流运动规律为基础,构建二维裂隙网络非稳定渗流模型。利用算例在多种工况下的计算结果绘制岩体内部渗流水头等值线,并对不同工况下的渗流水头等值线进行合理比较,以获得水库水位变化与坝址岩体渗流场之间的关系以及水位变化后岩体内部水头与边界水头之间的关系。     

岩石粗糙裂隙渗流试验模型研究

分析岩石裂隙渗流对评价岩体工程安全性有重要意义。通过三维结构光学扫描仪扫描岩石裂隙表面测得三维坐标点并可视化重构，采用节理粗糙度系数和形貌统计等参数定量描述岩石裂隙粗糙程度和起伏特征。试验研究发现，当增大渗透压力梯度时，岩石裂隙渗流将由线性渗流转变为非线性渗流，采用Forchheimer公式能较好拟合这一过程。引入非线性因子E,求得临界非线性流的阈值和雷诺数。引入动量相对损失量—欧拉数来描述裂隙渗流过程中的流体能量演化规律，发现欧拉数呈先急速下降后逐渐趋于稳定的趋势。研究成果对实际工程具有一定指导意义。     

基于LHS法的三维随机裂隙网络数值模拟及渗流分析

为分析裂隙渗流系数的影响因素,基于拉丁超立方抽样(LHS)法,对岩体内裂隙的几何参数进行抽样模拟,提出了一种改进三维随机裂隙网络生成算法。利用C++语言编制程序,实现三维裂隙网络的生成,通过与Monte Carlo法生成的三维裂隙网络进行对比分析,验证了LHS法生成的三维裂隙网络稳定性好、精度高,为解决Monte Carlo法抽样样本坍塌问题提供了一种新思路。并基于LHS法生成三维裂隙网络,借助离散裂隙网络渗流程序进行渗流分析。结果表明,裂隙岩体的渗透系数随裂隙尺寸及裂隙密度的增加而增加,当裂隙尺寸及裂隙密度达到一定量级时,裂隙岩体内会形成贯通的裂隙簇,裂隙岩体渗透系数将急剧增加。     

裂隙连通性对岩体渗流场的影响分析

基于渗流理论,探讨了岩体裂隙的连通性概念,并推导了求解连通系数的解析式,依据裂隙几何特性的统计规律,应用Monte-Carlo法随机产生裂隙网络,结合数值法和连通系数的解析式,模拟了岩体裂隙网络的水流特性.算例结果表明,裂隙的连通性对岩体水流具有较大影响.     

DDA中裂隙岩体渗流网络识别方法的改进及应用

裂隙网络是岩体渗流的主要通道,对其进行准确高效的识别是实现基于DDA的渗流应力耦合方法的重要步骤。通过建立环块体裂隙排列数组,以裂隙为搜索路径,提出更简单、效率更高的节点识别方法;同时提出外边界、边界节点及外边界角点的识别方法,构建出包括以上要素的完整裂隙网络,使外水压力荷载能有效施加在块体系统上,扩展DDA裂隙网络识别方法的适用性。将此方法应用于基于DDA的渗流应力耦合模型,并结合算例进行考虑渗流应力耦合的数值计算。结果表明,该方法可准确识别出复杂裂隙网络,可结合基于DDA的渗流应力耦合程序完成模拟计算。研究成果为裂隙岩体在渗流状态下的失稳判断提供了依据。     

基于渗透张量的裂隙渗流有限元计算中反常水头现象初探

针对利用等效连续导水介质模型研究岩体裂隙渗流问题时,有限元计算部分结果出现的水头反常现象,经多因素分析,认为渗透张量与渗流区域边界形状之间存在着相互协调的条件,当这种条件被超越时,就会使计算结果出现水头反常现象。     

分层碾压的填方渠坡稳定渗流分析

鉴于南水北调中线工程总干渠为特大型供水渠道,填方渠段水深、量大,对输水可靠性要求较高,沿线渠坡防渗尤为重要,基于分层碾压填方渠坡的渗流场表现出的各向异性,结合碾压土层各向异性程度及渗透系数转化关系对分层碾压的填方渠坡渗流建立数学模型和有限元模型,并应用ANSYS热分析模块进行稳定渗流分析。结果表明,在模拟分层碾压的填方渠坡渗流时均质各向异性渗流场比均质各向同性渗流场中的渗流强烈,且分层碾压的填方渠坡各向异性程度越大渗流越强烈,因此对这类层状渠坡渗流分析和渗流控制的关键为选取合理的渗流场及准确掌握土层各向异性程度。     

姜唐湖闸基渗流特性和优选渗控方案研究

运用有限元，对姜唐湖进洪闸成层地基三维渗流场进行求解，得出闸基渗流场等水头线的分布规律。重点对该闸设计防渗体系中的水平混凝土铺盖和垂直混凝土地下连续墙的防渗作用进行了论证分析，得出该闸可以去铺盖而加强地下连续墙的优选渗控方案的结论。     

防渗墙裂缝对沥青心墙坝坝基渗流的影响

针对防渗墙在施工和运行过程中可能出现裂缝,高压渗水对坝基渗透稳定性造成影响的问题,以新疆大河沿水库工程为例,应用渗流有限元法,建立坝址区三维有限元模型,研究了防渗墙裂缝型式和裂缝宽度对坝基渗流场的影响,并分析了裂缝出现后土体渗透破坏的范围。计算结果表明,防渗墙完好情况下,坝基渗透稳定满足要求;防渗墙出现裂缝时,坝基土体可能会发生渗透破坏,并且上部横向裂缝比竖向裂缝对坝基渗流场影响更大,同时裂缝宽度也会对坝基渗透破坏范围产生较大影响。     

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的有限元数值解法。     

等效渗透系数在非均质含水层渗流计算中的应用

基于等效渗透系数理论和渗流计算模型,采用IGW软件对渗流方向与层状渗流介质成某一角度时的实例进行了数值模拟计算。研究结果表明:对于成层介质中的渗流计算,可用等效的各向同性的均质含水层代替不同透水性介质组成的层状岩土层。研究结果为工程设计提供了理论依据。     

碾压混凝土坝层（缝）面渗流及其对坝体应力的影响

从碾压泥凝土坝的渗透特性出发,采用裂隙流模型分析了碾压混凝土坝（缝）面渗流问题,进而提出碾压混凝土坝层（缝）面渗流对坝体应力影响的作用机理：渗流向层（缝）壁面施加垂直于壁面的法向渗透压力及平行于壁面的切向拖 Ye 力,并采用有限元数值方法具体分析了碾压混凝土坝工程实例层（ 缝）面渗流对坝体应力的定量影响。     

深圳抽水蓄能电站地下厂房渗流特性研究

采用固定网格并借助于节点虚流量法求得渗流自由面,通过改进排水子结构法和排水孔开关器技术,针对裂隙与断层等结构面以及外水压力影响,用三维渗流有限元法计算得深圳抽水蓄能电站地下厂房渗流场分布规律,经过对各计算工况渗流特性的对比和综合分析,得出优选的渗控方案.     

非饱和成层土一维降雨入渗水力耦合分析

为了有效地分析非饱和成层土的水—力耦合问题,基于非饱和土有效应力原理和渗流理论,考虑降雨过程中双层土孔隙特征及渗透性随应力的动态变化特点,建立了非饱和成层土一维降雨入渗水力耦合模型,利用Flex PDE软件编制计算程序,对一典型双层土降雨入渗模型进行了分析。结果表明,在雨水入渗过程中,上粗—下细型土的分界面处会出现较大的孔隙水压力变化,且耦合、非耦合情况差异明显;上细—下粗型土可不考虑入渗过程中水力的耦合效应;对于上粗—下细型土,短历时强降雨在土层接触带会产生较大的孔隙水压力突变。