有自由面渗流问题的等效裂隙网络模型

为降低传统连续介质渗流模型的网格依赖性并提升数值计算稳定性,基于连续介质渗流模型,通过引入表征单元体将均匀多孔介质水平和竖直孔隙概化为正交裂隙网络,建立了有自由面渗流问题的等效裂隙网络模型。推导了等效裂隙网络模型的渗流速度、连续性方程及边界条件的等效形式,将二维渗流问题转化为一维等效裂隙网络渗流问题。结合连续型罚Heaviside函数,将湿区渗流流速扩展至整个研究区域,给出了等效裂隙网络渗流分析的有限元求解格式。通过与均质矩形坝和梯形坝其他数值解的对比分析,验证了等效裂隙网络模型的有效性。最后将该方法应用于土质斜心墙坝稳定渗流分析,计算结果很好地反映了黏土心墙防渗体与上下游坝壳堆石区的自由面分布规律,揭示了黏土心墙防渗体的阻水效应。