超深基坑地下水疏干效果的非线性有限元模拟及试验研究

以北京市某超深基坑工程为例,基于Midas GTS NX软件对地下水疏干效果进行非线性有限元模拟,并针对实际案例开展了试验研究。研究结果表明:采用Midas GTS NX软件进行建模非线性有限元分析,可以对地下水疏干效果进行有效模拟;TRD工法施工的闭合环帷幕止水效果总体良好,针对相应于第二含水层深度段存在微小渗漏问题,可在后续帷幕施工中严格控制搅拌均匀度来加以解决,相关结论对类似工程项目具有一定的借鉴意义。

氟在浅层地下水系统中迁移的有限元法模拟

地下水环境评价是普吉尾矿库治理的一个关键课题。为了研究氟对地下水污染情况,采用了试验、勘察、有限元法等进行研究。在对普吉尾矿库库区水文地质条件概化的基础上,运用国际最新版本的三维地下水流动与污染物运移的模拟软件COMSOL Multiphysics建立了研究区氟在浅层地下水系统中迁移的输运耦合模型,讨论了不同迁移时间条件下氟在地下水中的迁移情况,得到迁移52年、60年和100年后地下水中氟浓度分布等值线图。模拟结果显示,在不治理的条件下,氟对库区地下水污染不严重。

多尺度有限元法在地下水模拟中的应用

本文详细介绍了多尺度有限元法的基本原理,并将其应用于非均质多孔介质中的流动问题,对水文地质参数按函数连续变化、渐变和突变3种非均质多孔介质中的二维地下水稳定流、非稳定流分别用多尺度有限元法和传统有限元法进行了计算。计算结果的对比表明,多尺度有限元法比传统有限元法有效,既节省计算量又有较高的精度。

地下水及溶质运移数值模拟系统

介绍了地下水及溶质运移数值模拟的研究进展、数值模型的分类和数值模拟的步骤。根据数值模拟中涉及到的地质信息资源的特点,提出了基于地理信息系统(GIS)技术的地下水及溶质运移数值模拟系统的设计思路。该系统能够对模拟区域的基础地质资料、水文地质勘探资料以及数值模型的输入、输出资料进行动态管理,而且随着勘探、科研和生产的不断进行,通过对数据库的及时更新以及对数值模型的不断校正,可为不同的科研和生产方案的预测与评价提供信息资源。

济宁市地下水与地面沉降三维有限元模拟

在分析济宁市水文地质条件的基础上 ,对引起地面沉降诸因素进行了分析 ,并建立了地面沉降量与地下水位变幅之间的相关关系。集中过量开采地下水是引起济宁市地面沉降的主要原因。在此基础上 ,建立了准三维地下水流模型和一维地面沉降模型。通过水力联系建立地下水与地面沉降耦合数值模型 ,运用有限元法对地下水渗流场和地面沉降量进行模拟 ,并对 2 0 0 0年和 2 0

地下水渗流问题及其有限元数值模拟

推导出地下水渗流方程，并采用有限元数值方法进行了流场模拟．其中给出了二维有限元数值方法中一些可操作性参数和具体的计算方法、步骤．最后，以水坝渗流问题为数值算例，数值模拟结果良好．

郑州北郊水源地地下水流三维有限元模拟

本文从傍河水源地地下水流动的三维特征分析入手，结合三维有限元数值模型，模拟了两组大型抽水试验，识别和反求含水层参数，进一步对地下水开采方案进行了评价。

地下水数值模拟系统在矿井涌水量计算中的应用

对于地下水数值模拟系统的应用原理、水文地质概念模型的建立过程以及对矿井涌水量的计算方法进行了详细描述,并对团柏煤矿应用地下水数值模拟系统计算矿井涌水量的情况进行了介绍。该系统经实际应用,效果良好,是进行地下水数值模拟计算的一个非常实用、有效的软件工具。

地下水模拟面向对象有限元的类设计

根据地下水模拟有限元的计算特点 ,依照面向对象的程序设计方法 ,用 C++语言 ,建立了矩阵类、单元类、结点类、水文地质参数类、基函数类、源汇项类、有限元主类等 ,据此完成了地下水有限元的面向对象的程序设计。与传统的地下水有限元程序相比 ,程序更易重用、维护、扩充 ,便于与地下水模拟的其他程序集成。

基于GIS的地下水流可视化模拟系统研究

以常州市区与武进市地下水流模拟为例,在研究该地区孔隙地下水流概念模型的基础上,构建了第Ⅱ与第Ⅲ承压水流的数学模型,并将地下水流模拟模型与地理信息系统(GIS)进行有机集成,充分利用GIS的空间分析功能及其可视化表达能力,研究地下水流数值模拟过程中含水层空间与模拟时间的可视化离散、计算参数的可视化赋值、模型的可视化拟合及其模拟结果可视化表达的方法,基本实现了地下水流模拟过程的可视化,为常州及武进地区地下水资源的科学管理提供了空间辅助决策支持。

抽汲地下水引起地面沉降的水-土耦合三维有限元数值模拟

建立了抽汲地下水非稳定流定解问题的三维数学模型,利用现有承压含水层非稳定流定解问题数值方程求解,重点讨论了源汇项的具体数学表达武。根据土的有效应办原理和压密原理推导出抽水沉降非线性弹性压密方程,结合武汉新业大厦水文地质与工程地质条件,利用已研制的三维有限元计算程序LCYXY3D.F90对该环境岩土工程问题进行了分析和评价,计算结果与实测结果符合较好。

当前地下水流有限元系统关键问题的探讨

有限元分析在地下水领域中得到了越来越多的应用,地下水流有限元分析系统如Feflow、Visual Groundwater变得越来越流行。然而它们在几何建模功能与系统集成方式、有限元分析系统工作模式基本上沿袭传统模式,效率低下,难以适应功能扩展。尤其今天的工程问题变得越来越复杂,这将会阻碍这些有限元分析系统的深层的发展和应用。本文就这些问题进行了深入的探讨研究,并提出了相应的解决方案。

当前地下水流有限元系统关键问题的探讨

有限元分析法在地下水领域中得到了越来越广泛的应用。地下水流有限元分析系统如Feflow、Visual Groundwater变得越来越流行，然而它们在几何建模功能与有限元分析功能集成方式基本上沿袭传统模式，效率低下。此外有限元分析系统的网络功能微弱或甚至没有，难以适应未来的发展。文中这些问题进行了深入的探讨研究，提出地下水有限元分析系统应该采用基于特征的几何建模功能与有限元分析功能集成，并通过数据模型简化和协同安全访问控制达到有限元分析系统的网络化。

基于有限元法的某稀土矿区地下水污染预测模拟

本文在查明矿区水文地质条件及水质现状的基础上,采用有限元法,对母液集取率为85%与溪沟边水质达标时两种条件下开采过程及开采结束后可能产生的地下水污染进行模拟,以评价不同情景下矿区地下水可能的污染程度。模拟结果表明:在所有开采阶段,稀土矿区附近区域污染物离子以SO24-和NH4+为主,母液回收率85%的工况下水质超标严重,第7年达到最大污染程度;溪沟边地下水水质达Ⅲ类标准时的单井每天的母液泄漏量应小于0.025m3/d,评价区每天的母液泄漏总量约为8.25m3。松散岩类和全风化层地下水易受污染,但其恢复能力较强,下部岩层不容易受到污染,但污染后很难恢复。

地下水系统污染与影响的伽辽金有限元模拟

本文根据连续系统中的有限单元法，寻求出一种解决连续体中离散化问题的最佳模型。通过解此模型，并应用于地下水系统遭受污染与影响中。文中以宜昌城市中心工业区地下水系统污染为例，运用该模型预测该区污染源对地下水系统的污染与影响，取得较为满意的效果。

模拟地下水流运动的三重尺度有限元模型

传统有限元法在模拟地下水流问题时常需要精细剖分描述含水介质的非均质性以保证精度,导致计算消耗过高。传统多尺度有限元法(MSFEM)能缓解这一问题,但在处理高计算量问题时仍需较高消耗来构造基函数。提出了一种用于模拟地下水流的三重尺度有限元模型(MSFEM-T),该方法在MSFEM的粗、细两种尺度网格之间引入中网格,从而可以在粗网格单元内基于中、细两种尺度网格应用MSFEM本身替代有限元法构造基函数,能够显著降低基函数的构造消耗以提高整体计算效率。此外,MSFEM-T还提出了一种基于粗、中、细三重网格的超样本技术,可以进一步提升其计算精度。数值算例结果显示MSFEM-T的精度与MSFEM和精细剖分有限元法(LFEM-F)的精度相近,且计算效率更高。

高强度采矿活动对地下水影响的数值模拟研究

为探究高强度采矿活动对地下水的影响,选取内蒙古神东煤矿区某井田为研究对象,该煤矿为平面上开采面积占比大、空间上开采尺寸大、时间上开采速度快为特点的高强度开采方式。在收集整理相关水文气象、勘测资料的基础上,利用GMS(Groundwater Modeling System)数值模拟软件建立符合研究区水文地质条件的地下水流模型,对研究区未来10年采动影响下的地下水水位及流场进行预测分析,并对地下水水均衡状态进行分析。研究结果表明:高强度采动对直罗组含水层的扰动影响最大,在开采盘区内形成了多个水位降落漏斗,降落漏斗中心水位下降幅度由第1年末的105 m增大到第10年末的351 m,该层地下水整体水位与径流条件均发生改变。高强度采动对志丹群含水层的扰动影响较小,仅在矿井上方局部位置水流场发生改变,10年间,采掘中心处水位由20 m下降至116 m。通过水均衡分析可知,地下水总补给量为357589.74 m^(3)/d,总排泄量为357563.62 m^(3)/d,误差为0.0073%,其中降雨入渗是研究区的主要补给来源,占比51.90%,其次为河流补给,占比45.21%;河流排泄为主要排泄方式,占比达78.24%,其次为潜水蒸发,占比9.82%,矿井排水占比4.52%。志丹群和直罗组含水层补给排泄分别占区域总均衡量的12.0%和5.7%,其中矿井排水量为直罗组含水层的主要排泄方式,占比71.3%。研究结果为保护矿区生产安全与可持续发展提供一定依据。

基于有限元法的滑坡地下水渗流场模拟分析

水库库岸滑坡是人类工程活动经常遇到的重大工程问题之一,滑坡中的地下水对坡体的稳定系数起着决定性的作用。三峡库区水库蓄水之后,库水位在175~145m水位之间周期性波动,库岸滑坡地下水渗流状态发生较大改变,可能引起滑坡等岩土体失稳现象的发生,因此深入研究库水位变化条件下的滑坡地下水渗流场特征对评价滑坡的稳定性具有重要意义。以某库岸滑坡为实例,利用有限元方法对库水位上升及下降情况下的地下水渗流场变化特征进行了模拟分析,研究表明,库水位变化对该滑坡地下水渗流场的影响明显,该成果对于防治滑坡灾害的发生具有一定的参考作用。

地下水溶质运移三维有限元模拟软件的设计与应用

介绍了含水层系统地下水溶质运移三维有限元模拟软件（ＧＴＳ３ｄ）的设计思路．该软件充分考虑到从模型的建立、数据与参数的输入、模拟计算到计算结果可视化与表达的整个过程，通过键盘或鼠标控制下的下拉式菜单结构而有机地组织在一起，实现了数据输入、计算结果输出的全部图形功能．

地下水分布对水库滑坡安全监测的影响研究

针对地下水对土壤稳定性和承载力带来的影响而导致的水库滑坡问题,研究对地下水分布对水库滑坡安全监测带来的影响进行分析,利用高密度电阻率法和有限元法,探究地下水分布对水库滑坡稳定性的影响。结果显示,当位移产生突变时,滑坡的安全系数为0.98左右;当以计算不收敛为判定标准时,安全系数为1.07左右。表明研究构建的模型具有较好的应用效果,对于水库的安全监测具有重要意义,有助于保障居民的财产和生命安全。