有自由面三维稳定渗流的等效管网模型

岩土工程普遍涉及有自由面三维稳定渗流问题,传统求解自由面的数值方法以连续介质假定为基础,将孔隙流动平均到包含固体颗粒的整个区域。事实上,水体仅能沿多孔介质空隙发生流动。通过将多孔介质的孔隙结构概化为三维正交管网,基于水头和流量等效原则,推导了管网模型的等效渗流速度、连续性方程及边界条件。基于局部坐标系、连续型罚Heaviside函数及变分原理,建立了等效管网模型的有自由面三维稳定渗流分析方法,从而将三维渗流问题简化为一维形式求解,大大减小了有自由面三维稳定渗流问题的求解难度。通过均质直角梯形坝的三维自由面渗流分析,验证了等效管网模型的有效性。开展卡基娃水电站左岸坝肩边坡三维稳定渗流分析,通过与变分不等式方法的对比分析,等效管网模型很好地反映了卡基娃水电站左岸坝肩边坡渗流场特征,对三维复杂工程渗流问题具有较强的适用性和较高的计算效率。

基于改进PSO-RBF神经网络的三维边坡可靠度分析

三维边坡模型能真实反映边坡空间效应,提升边坡可靠度计算精度,然而由于三维边坡模型计算量庞大且安全系数缺少显示表达,边坡可靠度分析主要以二维简化模型为主,针对三维边坡可靠度分析的研究仍存在不足.提出一种基于Spencer方法、自适应变异粒子群优化算法(PSO)和径向基函数神经网络(RBF)的三维边坡可靠度分析方法.通过对传统PSO算法引入变异算子,改善了其搜索精度较低、后期迭代效率不高等缺点.以三维Spencer方法为基础,结合改进PSO算法与RBF神经网络构建三维边坡安全系数的计算模型进行可靠度分析,实现三维边坡功能函数的显示化,通过标椎椭球滑体可靠度分析,验证了该方法相较于传统方法计算精度和效率的提升;进一步研究了卡基娃左岸边坡减载开挖过程稳定性及可靠度的变化规律,结果表明:削坡减载作用后有效提升了边坡的稳定性,边坡失效概率减小了近2个数量级.