库水位升降对边坡内渗流场的影响

针对库水位升降过程中岩质边坡内渗流场的变化影响工程稳定性的问题,以四川雅安大岗山水电站右岸边坡V-V横剖面为对象,研究库水位变化时边坡内孔隙水压力和渗流场的变化规律。结果表明:边坡坡表孔隙水压力及渗流矢量受库水位升降的影响较大,而深部岩体孔隙水压力及渗流矢量受库水位变化的影响在一定时间内是有限的,并滞后于坡表;边坡内形成近似定常流后,坡体内大部分区域内岩体的渗流场趋于稳定,但不良地质结构面(卸荷裂隙带、断层等)处渗流速度仍很大。     

盾构施工渗流场有限元模拟及其对临近土层的影响分析

根据渗流场和温度场控制方程及边界条件的相似性,将有限元软件ANSYS的温度场分析功能应用于盾构施工渗流场的研究,分析了盾构施工渗流场的特点,并利用ANSYS软件自带的APDL参数化语言开发渗流力计算模块.首先在渗流场内计算渗透力,然后将其作为应力边界条件施加于各节点进行应力和变形分析,以获取考虑渗流的隧道周边土体的应力和变形.研究结果表明,渗透力的存在是导致水下隧道开挖面失稳的重要因素,水向开挖面流动使得开挖面前方土体下沉,并使其具有向土压仓滑动的趋势.渗流引起的最大剪应力出现在开挖面前方拱顶和拱底处,最大剪应力值基本上与土仓内外水头差成正比;渗流的存在使得施工扰动的程度和范围加大,相比无地下水情况,掘进时必须增加掌子面推力来平衡渗透力,以控制地表变形,维持开挖面的稳定.     

岩石裂隙中非恒定渗流与变形耦合作用的DDA方法

由于渗流作用,会在岩石裂隙中形成非稳定流,非稳定流作为裂隙表面荷载会使岩体产生变形,变形又会影响岩土结构的渗流特性,从而产生渗流和变形耦合的作用.根据最小能量原理构造出单元DDA(不连续变形分析)瞬时平衡方程.编制了基于DDA的岩石裂隙中稳定渗流和不稳定渗流压力水头的有限单元计算程序,通过对实验结果与计算结果的比较,验证了计算程序所使用的数学模型的可靠性.地下水是影响边坡受力变形及稳定性的一个重要因素.通过对某隧洞破坏过程的模拟,用这种渗流-变形耦合DDA法研究了地下水对裂隙边坡稳定性的影响.模拟结果与实际发生的结果一致,验证了本文方法的可靠性.     

管涌与滑坡的渗流计算问题

论述了管涌与滑坡两类破坏形式的渗流计算问题.对于管漏提出堤基水平渗流和有悬挂式防渗墙时管涌险情的涌沙范围和冲蚀发展的渗流计算方法和公式.对于滑坡指出了习用的垂直条分法所存在的问题,并介绍了结合渗流场分析连续计算圆弧滑动的有限元法;互相比较说明了以渗透力取代边界面水压力和有限元取代垂直条分的计算方法的优越性.     

排土场浸出过程中的渗流规律

在多孔介质地下水动力学的基础上, 分析溶浸液在浸堆内的渗流状态, 并提出渗流状态判据、各自状态下的渗流速度与水力梯度基本关系式. 根据潜水层完整井流公式, 推导不同流态下势函数与水力压头的关系式, 并建立各自的势函数积分表达式. 针对管注法浸出钻孔工程的典型布孔型式, 抽象出最基本的抽注单元, 并研究不同流态下各个抽注单元的单位面积浸出液总量公式, 分析浸堆渗流规律. 研究结果表明： 溶浸液在浸堆中的渗流规律不完全符合达西定律, 浸堆单位面积上的流量与注抽液孔内水力压头平方或立方差成正比, 随着孔径的增大而上升, 与两孔之间的距离的平方成反比;直线二点形钻孔布置方式的浸堆单位面积流量最大, 而三角形的渗流量最小, 直线三点形的渗流量介于两者之间.     

面板堆石坝集中渗流研究

采用电模拟了方法研究了堆石坝的面板和防渗墙产生裂缝时发生的集中渗流，研究结果表明，面权下的基垫层阻断集中渗流，降低坝内浸润线作用显著，实验表明，当防渗墙基础产生裂缝，发生集中渗流时，在坝基设置一定长度的水平防渗板，可以有效地阻隔集中渗流，降低坝内的浸润线。     

裂缝性砂岩油藏渗流的等效连续介质模型

低渗透裂缝性砂岩油藏由于其裂缝分布的不均匀、不连续的特点,其自身不能形成其渗流网络.因此,基于灰岩基础上的双重介质渗流理论不再适用.笔者打破将裂缝性油藏处理成双重介质的传统做法,建立适合低渗透裂缝性砂岩储层的等效连续介质渗流模型.其中等效介质的渗透张量的确定通过流量相等的原则,毛管力和相对渗透率曲线通过渗吸平衡时的毛管力相等原则来确定.通过实例计算表明,所建立的等效连续介质模型是合理的.     

反向渗流力对土坡的稳定性影响

用有限单元法研究了反向渗流力对土坡稳定安全系数的影响,结果显示土的强度指标组合和坡比对向渗流力影响不明显,而上、下游水位差成为显的影响因素,当水位差与堤身高度的比例达70％是,考虑反向渗流力将使安全系数提高25％以上。     

基于有限元折减法的边坡渗流及稳定分析

渗流作用影响边坡的稳定性．运用商业有限元软件的自带模块,根据节点的水头值和高程的比较模拟自由面和渗透场,计算单元的渗透力,以渗透力代替周边孔隙水压力施加于坡体单元上,然后采用强度折减法进行渗流作用下的边坡稳定分析．算例表明,该方法分析边坡的渗流及稳定是可行的,得到的结果较有效．渗流作用下,边坡的安全系数降低,坡脚的等水头线分布比较密集,渗透力比较集中,发生渗透破坏的可能性比其他地方大．     

真空预压法中渗流体力和压差面力联合作用机理浅析

从渗流问题的基本方程出发，导出了真空预压的固结解析解，认为在地基中存在负压边界引起的瞬时稳定渗流与固结渗流2种不同特性的渗流、瞬时稳定渗流体力使膜下地基竖向拉伸、侧向受压，接近纯剪切应力状态，体积压缩变形较小，难以有效地加固地基．柔性膜上压差面力产生的偏应力与渗流体力的偏应力方向相反，大致可以互相抵消，使地基处于接近球应力状态．因此，膜上压差是加固地基的主要荷载，对地基的固结特性和最终加固效果起着控制作用．     

单裂隙非饱和渗透荷载分布规律

为探明降雨入渗时裂隙岩体非饱和区渗透荷载分布规律 ,利用自行设计制作的单裂隙渗流实验装置 ,对一垂直单裂隙在有降雨入渗条件下的非饱和区渗透荷载分布规律开展了一系列的实验研究。获得了有实用参考价值的非饱和区渗透荷载分布规律特征 ,弥补了以往采用各种假定进行非饱和区渗透荷载取值所存在的严重不足。这一实验成果为实际岩体工程的渗流稳定分析提供了实验依据和新的有效方法 ,使工程的安全性和经济性这一矛盾问题能得到较合理的解决     

考虑渗流、应变软化和扩容的巷道围岩弹塑性分析

考虑了渗流体积力、岩体应变软化、破裂膨胀性重要因素,应用弹塑性力学理论,推导了渗流场作用下巷道围岩的应力和位移分布规律,给出了巷道围岩不同分区范围与孔隙水压力、岩体应变软化程度、破裂膨胀性之间的关系;研究表明,孔隙水压力和岩体破裂膨胀特性对巷道围岩破裂区范围的影响程度比对塑性区范围的影响程度明显;考虑渗流场比不考虑渗流场的影响时,塑性区范围和破裂区范围都要大;岩体应变软化程度对巷道围岩塑性区和破裂区的范围影响同样显著;渗流、应变软化、破裂膨胀性对巷道围岩变形的影响都比较明显。研究成果为渗流场作用下的巷道支护工程有一定的参考价值。     

降雨渗流作用下滑坡变形数值分析

给出了一种考虑渗流作用影响的边坡弹塑性有限元分析方法，采用了不同降雨对抗剪强度影响的模型，求解带有渗透力作用项的土体弹塑性平衡方程得到边坡的应力应变分布。进而求解边坡的塑性区，并应用于降雨滑坡的分析。由算例分析发现,由于渗流作用影响，边坡变形加大，最后形成潜在滑动面，是符合实际情况的。基于以上理论和算例研究得知,利用渗流耦合应力的弹塑性来分析大气降雨而引起的土体滑坡的变形和发展是可行的，是一种有益的尝试。     

坝区裂隙岩体渗流场与应力场耦合分析

分析了裂隙岩体渗流场与应力场相互作用的实质,提出了渗流的渗透体积力、渗透压力以及对应力场的影响机理;采用有限元数值模拟的方法计算出渗流场影响下的应力场分布、应力场影响下的渗流场分布以及应力场和渗流场各自非耦合分布.以工程实例说明:在渗流作用力的影响下,坝基的各应力分量都增大,对坝基的稳定造成了不利影响.     

流固耦合作用下节理岩质边坡失稳过程的RFPA模拟分析

利用基于强度折减法的RFPA-Slope对渗流与应力耦合作用下的软弱互层岩质边坡稳定性进行了数值模拟分析,数值模拟不但直观形象地给出了边坡的渗流场、应力场、破坏区分布,而且得到了边坡滑移破坏面的萌生、扩展、贯通以及坡体整体失稳的渐进破坏过程,同时求得安全系数。并与无地下水的稳定性作了比较,结果表明,地下水渗流的作用使坡体位移增大,边坡安全系数减小,明显加大了滑坡范围。对实例的分析说明,RFPA-Slope能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及计算相应的稳定安全系数,本文方法对于边坡,特别是对于复杂边坡的稳定性分析具有实用性。     

地下厂房防渗排水系统渗流特性的有限元分析

在求解无压渗流场结点虚流量法的基础上,结合可精细模拟密集排水孔复杂渗流水力行为的改进排水子结构技术,对某地下厂房厂区洞室群围岩区三维渗流场进行了有限元求解分析,着重研究了防渗排水系统中的帷幕和排水幕的渗流特性.研究表明,排水幕在排水通畅的前提下具有强大的排水能力,其排水孔间距在一定范围内变化对渗流场水头分布影响不明显.因此,可适当加大排水孔间距,以减少工程投资.     

双墩柱波浪渗流力

计算了在线性波或椭圆余弦波作用下双圆墩柱波浪渗流力，讨论了双墩 柱沿波向串列和并列布置时墩柱上渗流力随墩距的变化．计算中在内域采用 有限元方法，在外域使用了本文给出的外场解．进行了双墩柱波浪渗流压力 测量的模型实验．渗流压力的计算结果与实验结果符合较好．     

基于水气二相流的稳定饱和-非饱和渗流模拟研究

非饱和带的渗流过程实质上是水、气两种流体在土壤孔隙中相互替代的过程,因此采用水-气二相流模型求解饱和-非饱和渗流问题更加合理.根据水、空气的质量守恒定律和达西定律,结合多相流理论建立水-气二相流模型,采用高效的积分有限差分法求解,给出精确模拟水相、气相边界的处理方法.通过求解Muskat稳定渗流问题得到逸出面长度与解析解基本一致,验证了水气二相流模型的有效性;由孔隙水压力、孔隙气压力和毛细压力的分布可知,稳定渗流中气相的影响几乎可以忽略,而非稳定渗流中气相的影响有待进一步研究.