基于实域总势能计算渗流溢出点位置

渗流对坝体稳定有重要影响,溢出点位置的确定是求解渗流场的关键问题之一。目前求解渗流溢出点的方法以有限元数值计算为主,通过比较假定溢出点水头值与位置高程的大小确定溢出点位置,这类方法具有迭代次数多,不易收敛的缺点。为此提出了一种基于全域总势能计算渗流溢出点位置的新方法：计算出每个可能溢出点对应的全域总势能,其最小值所对应的位置即为溢出点位置。但是全域总势能包含了自由面以上区域（虚域）的势能,给计算结果带来了误差。在全域总势能的基础上,提出了实域总势能的概念,将自由面通过的单元分为干区和湿区两部分,并将干区及其以上单元中的虚域势能从全域总势能中扣除,以消除因计入虚域势能而产生的误差,进一步提高了计算精度。

一种基坑降水影响半径的有限元计算方法

基坑降水总涌水量的计算是基坑降水方案设计的关键环节,影响半径是基坑降水总涌水量的重要参数。目前工程上通常采用经验公式、经验值及图解法估算影响半径。经验公式仅考虑井中水位降深和渗透系数对影响半径计算的影响,对其他影响因素考虑较少;图解法受测量及绘图误差的影响较大。为此提出了一种基于实域总势能极小原理计算影响半径的有限单元法:当井壁达到控制水位时,将地下水原始稳定水位、降水井水位、控制水位与降水井水位之间的出渗段(水跃区段)以及影响半径分别看作上游边界水头、下游边界水头、逸出边界、渗流场的水平尺寸,求解影响半径便可简化成已知上游边界水头、下游边界水头及逸出边界,求解模型水平尺寸的问题。通过求解工程算例表明,该方法较现场抽水试验结果及经验公式可精确地计算出影响半径。该研究成果可提高基坑降水总涌水量计算的准确性,使基坑降水设计方案更完善,具有潜在的工程应用价值。