改进加速遗传算法及其在非稳定渗流场反分析中的应用

在总结和分析基本遗传算法及其加速算法的基础上,提出了改进加速遗传算法,并针对非稳定渗流场反分析问题编制了计算程序,最后反分析计算了嶂山闸闸基非稳定渗流场关键计算参数,从而成功计算了闸基渗流场,并指出了闸基存在的主要问题。

基于非饱和非稳定渗流场的滑坡稳定性分析

以鹰厦铁路K290滑坡为原型,基于降雨入渗情况下滑坡体呈饱和-非饱和渗流状态下,通过计算得到坡体孔隙水压力和体积含水量随降雨及地下水位变化的基本规律,进一步导入SIGMA/W程序并依据坡体孔隙水压力和体积含水量及地下水位变化特征分析了滑坡应力场,探讨了降雨强度、降雨持时和水位变化对滑坡体稳定性的影响。

考虑稳定渗流场渗流体积力的弹性问题边界元解法

边界元法用于求解工程问题,其显著优点是将问题的维数降低一维,因而能减少人工数据准备工作量,节省计算费用。但是,对于计入某些体力的弹性力学问题,其边界积分方程中含有体力域积分项,直接离散计算,需要对内部区域剖分网格,增加了求解的繁复性,故探讨如何将体力域积分化为边界积分是一项颇有实际意义的工作。文献[1、2]曾利用Galerkin位移张量成功地解决了几种常见体力,诸如常体力(如自重),

稳定渗流场流网的计算与自动化绘制

稳定渗流场流网的计算与自动化绘制沈振中，毛春梅（农田水利工程系）（水利经济研究所）众所周知，稳定渗流场存在势函数和流函数，它们的等值线相交形成流网，通常，稳定渗流场的流网由试验测得，不仅工作量大、费用高，而且速度慢。本文提出了求解势函数和流函数的弱表...

等壳水电站碾压混凝土重力坝非溢流坝段稳定渗流场有限元分析研究

通过建立等壳水电站的非溢流坝段的准三维有限元模型,模拟了坝体排水管和排水廊道、上下游防渗层、坝基灌浆帷幕、坝基排水管和排水廊道等,对正常蓄水位工况下坝体、坝基的渗流总水头、压力水头、渗透比降、坝基扬压力分布及渗流量进行了计算分析,验证了坝体和坝基的防渗排水措施的合理性。

基于能量损失率最小原理求解稳定渗流场渗透系数

在基坑降水设计中,渗透系数的确定直接影响到降水方案的准确性、合理性以及可靠性,目前工程上通常采用现场抽水试验确定渗透系数,增加了时间成本以及工程造价,为此提出了一种计算稳定渗流场渗透系数的有限单元方法。该方法无需进行现场抽水试验,并考虑了水跃现象的影响,基于能量损失率最小原理计算潜水含水层的渗透系数。采用该方法计算了两个工程案例,求得了两个案例渗流区域的渗透系数,并与实测值进行对比,结果表明本文方法具有较高精度,对渗流场的分析与降水工程的设计有指导意义。

异质地层稳定渗流场随机多尺度有限元模拟研究

为了模拟异质多尺度地层稳定渗流场,提出了一种结合有限元异质多尺度法(FEHM)与随机配点法(SCM)的随机异质多尺度有限元法(SHMFE)。目前,研究此类问题的主要手段是随机有限元法(SFE),但是这类方法无法从本质上表达地层属性的异质多尺度问题。当地层属性如渗透系数的异质性所在的尺度远远小于研究区域时,运用传统的方法模拟其异质性需大量计算资源,以现有物质基础是一个不可完成的任务。SHMFE能有效地解决这类多尺度不均匀问题。首先运用Karhunen-Loμeve(KL)分解在细尺度上将对数渗透系数Y=lnKε进行展开,然后采用耦合广义多项式混沌的SCM法离散问题概率空间使之成为确定性问题,如果KL展开有多个随机变量,则采用稀疏随机配点法;最后采用FEHM法求解此确定性问题。计算实例表明,相对于传统的SFE,SHMFE能利用更少的计算资源有效地模拟本质上多尺度的渗流问题。

基于VOF法的CSG坝非稳定渗流场数值分析

当前国内外对胶凝砂砾石大坝(CSG Dam)渗流场的研究均局限于稳定渗流场,但由于库水位的不断波动,大坝在运行期大都处于非稳定渗流状态,保证这种新型坝在库水位变化时的安全稳定非常重要。采用有限体积法及计算流体力学中的VOF(volume of fluid, VOF)法,对CSG坝两个极端工况下的非稳定渗流场进行模拟,获得孔隙水压力、浸润面、流速及流量的演变过程,结果表明:1)CSG坝体防渗效果良好,即使在面板防渗性能降低的情况下,浸润线也处于较低的高程;2)在水位上升阶段,坝踵附近在水位上升初期渗流量会出现不稳定波动,下游节点渗流量变化起步较晚,且需要经历一个较长的时间才能达到渗流稳定;3)水位下降时,坝体浸润面呈现中间高、两边低,上游高、下游低的趋势。一部分坝内渗水会向上游排出,产生的渗透压力不利于面板的稳定,建议在坝趾处采取排水措施,引导坝内渗水排出,减少对上游面板的不利影响。

非稳定渗流场对黏土心墙坝坝坡及心墙稳定的影响分析

应用三维非稳定饱和-非饱和渗流有限元法建立xx水库枢纽区的三维有限元模型,对极端工况条件下(v=4.42m/d)坝体的非稳定渗流场进行了计算分析,结果表明1d内库水位由校核洪水位骤降至汛限水位,不会对坝坡及心墙的稳定造成不利影响。

深厚覆盖层地基非稳定渗流场与应力场耦合分析研究

在深厚覆盖层地基的基础上筑建大坝,坝体与坝基的稳定性至关重要,其评价指标之一是渗流场与应力场的相互作用及影响。这种复杂地基的岩体力学特征单一且不稳定,相互影响表现在应力场改变渗流场的渗透系数,反之渗流场改变应力场的空间分布。文章假定地基为连续介质,在多孔连续介质渗流与应力相互耦合的理论基础上,分析研究二者之间的相互作用,并开发适用于此地基的渗流场与应力场耦合的有限元计算程序,应用于工程实例中,所得计算结果及结论在实际工程中具有一定的指导意义。

裂隙岩体非稳定渗流场与应力场耦合分析研究

渗流分析对大坝安全稳定具有重要意义,在进行大坝工程设计时,必须建立坝基中的渗流与应力的相互关系更能符合实际情况。文章基于裂隙岩体等效连续介质渗透原理,建立大坝二维有限元模型,有限元计算分析分布密集型岩体裂隙的二维非稳定渗流场与应力场耦合现象,提出在实际工程中考虑渗流应力耦合必要性和合理性。

裂隙岩体三维非稳定渗流场与应力场耦合分析

本文从宏观的角度把裂隙岩体作为等效连续介质模型,编制三维有限元程序对裂隙岩体进行非稳定渗流场与应力场耦合分析,并应用工程算例比较分析研究非耦合与耦合作用条件下三维非稳定渗流场和应力场变化规律。研究结果表明该方法是可行的;与非耦合作用相比,考虑耦合作用减少了断面的渗流量,坝基应力场增大;库水位下降具有一定的滞后效应,且下降速率越大,滞后效应越明显。因此,在岩土体分析中用等效连续介质模型进行三维非稳定渗流场与应力场耦合分析研究,对水利工程、岩土工程、煤炭开采及石油二次开发等领域多场耦合作用研究具有广泛参考和应用研究价值。

特高心墙堆石坝蓄水工况非稳定渗流分析

某特高心墙堆石坝库水位在蓄水期上升较快,为保证心墙等关键部位的渗透稳定性,根据实际监测资料确定计算工况,基于非稳定饱和-非饱和渗流理论,采用有限元法计算坝体非稳定渗流场。计算结果表明:蓄水过程中,心墙防渗效果较好,坝体内等势线向心墙上游侧表面集中,渗透坡降最大达到11.52,此值超过了心墙现场检测的平均破坏坡降,但并未达到反滤层保护下的允许渗透坡降,渗透稳定满足要求。计算成果可为此工程后续蓄水以及类似工程提供参考。

圆形坑道各向异性稳定渗流的一个解析解

针对层状分布土体中的坑道渗流 ,建立一个均质、各向异性稳定渗流的数学模型 ;采用坐标变换法 ,推出等效潜水层中圆形断面水平坑道二维稳定渗流场的流量、水头及流函数公式 ;定义 ξ为渗透系数各向异性率 ,以表达含水层在各渗透主轴方向上渗透性的差别 .量纲为 1化算例证明了该解析解的正确性 .

稳定渗流条件下沿河路基挡墙主动土压力分析

分析沿河路基挡墙在不同水力条件下的受力特征,有助于改进沿河路基支挡结构的设计和提高沿河路基的稳定性。对沿河路基挡墙的结构进行简化,将路基地下水的渗流状态简化为稳定渗流状态。就路基排水系统沿墙土界面布置、沿填土底面布置和路基排水系统完全失效3种情况,阐述了主动土压力的计算方法,并分析了路基排水系统的布置方式对作用于路基挡墙上的土压力的影响。得出结论:确保路基排水系统的有效性对提高沿河路基挡墙的稳定性至关重要;在路基排水系统有效的前提下,排水系统沿填土底面布置比沿墙土界面布置更有利于沿河路基挡墙的稳定。

各向异性潜水层坑道稳定渗流的一个解析解

针对层状分布土体中的坑道渗流 ,建立一个均质、各向异性稳定渗流的数学模型 ;采用座标变换法 ,推出等效潜水层中圆形断面水平坑道二维稳定渗流场的流量、水头及流函数公式 ;定义ξ为渗透系数各向异性率 ,以表达含水层在各渗透主轴方向上渗透性的差别。无量纲化算例证明了该解析解的正确性和实用性。

深基坑降水疏干过程中三维渗流场数值模拟研究

运用潜水、承压水渗流理论和有限差分法,以及干湿单元、预处理共扼梯度算法,以上海环球金融中心塔楼深基坑降水为依托工程,对深基坑降水的三维非稳定渗流场的计算建模和降水疏干过程进行了数值模拟研究。利用5口井和8口井的群井抽水试验资料,对模型主要参数进行了校正及后继检验计算。在上述基础上对中心基坑水位降至-22m时井的布置方案进行了优化设计,同时分析了深基坑内外渗流场的变化,为深基坑降水设计和施工提供了依据。

应力作用下煤层气非稳定耦合渗流模型及数值模拟

基于多孔介质渗流力学和流固耦合理论,建立了应力作用下煤储层中煤层气流固耦合数学模型,并根据数学模型的非线性特性,采用多重物理量耦合软件COMSOL Multiphysic进行数值模拟分析,通过模拟结果研究了煤岩体中压力和浓度的分布特性,并且研究了耦合与非耦合情况下压力动态曲线,为模拟煤层气产量预测和预防矿井瓦斯突出提供了理论依据。

西霞院反调节水库土石坝段三维渗流有限元分析

通过建立西霞院反调节水库土石坝段三维有限元模型,模拟坝体和坝基防渗系统、下游排水系统、坝基地层等。首先,对比分析三维有限元法计算得到的渗流场结果与实际监测数据,验证了计算模型的可靠性和模拟计算结果的合理性,再利用三维有限元方法对正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位工况下坝体、坝基的渗流总水头、压力水头、渗透坡降、溢出坡降及渗流量进行计算分析,验证了坝体和坝基防渗排水措施的合理性。

复杂调压井结构的三维有限元分析计算

运用三维有限元分析方法,对围岩采用增量变塑性刚度法进行迭代计算,通过对某水电站调压井结构的受力分析探讨衬砌体形结构的优化问题。通过对调压井衬砌加高前后衬砌和周边围岩受力情况的对比,分析了由于高内水位造成调压井顶部发生内水外渗并在调压井周围形成非稳定渗流场的条件下,衬砌加高对于衬砌自身受力和井壁周边围岩稳定的影响;并通过对内水工况下衬砌厚度减薄前后衬砌的受力研究探讨了衬砌厚度减小的可能性。计算结果表明,在衬砌分别加高和减薄情况下,衬砌和周边围岩的受力状况良好,衬砌体形结构的优化是可行的,对类似工程具有一定的借鉴意义。