无压渗流渗出面确定的等效结点流量法

结合溢出点的特性及初流量法求解具有自由面渗流的优越性,以可能溢出点等效结点流量控制为外循环,非饱和区高斯点初流量为内循环,以渗出面只有流量流出,没有流量流入原则进行渗出面判定,编制了相应三维渗流分析程序并应用于某除险加固土石坝渗流分析中,结果表明：渗出面的确定方法可行．土石坝防渗加固效果明显,墙体不会产生渗透破坏．     

北江飞来峡工程纵向围堰渗流计算

北江飞来峡工程纵向围堰体及堰基的组成复杂。本文采用了有限元解拉普拉斯方程的方法解绘出不同上下游水位和高喷板墙不同渗流系数各种组合的等势线，并用当量渗流系数法计算了二十种不同上下游水位和堰体、堰基渗流系数组合的单宽渗流量，以及用局部流网法解出两组逸出比降和逸出流速。最后得出可供工程单位参考的结论和理论规律。     

二维渗流场基本物理量的有限元计算法

文中利用渗流场的有限元分析结果，导出了用有限元方法计算水力比降、渗流量的公式。对求解符合达西定律的非均质，各向异性二维渗流问题具有较强的适用性。     

堆石体渗透流态的判別及渗流量的計算

本文着重研究均勻块石堆石体紊流渗透的有关問題。試驗研究表明,紊流渗透时,过堆石体渗流阻力系数主要与孔隙率有关,堆石粒径影响較小。作者提出以临界坡降判別滲流流态,並导出层流临界坡降和紊流临界坡降的計算公式,为判別流态提供了較簡便的計算方法。根据量綱分析和紊流流态时的阻力关系导出該流态时的渗透系数計算公式。最后限据紊流渗透基本規律导出堆石体逸出高度和渗流量的計算公式。     

基于FLUENT的渗流场数值模拟分析

传统上渗流问题的模拟都是求解渗透水头的拉普拉斯方程,为了利用CFD软件强大的计算及前后处理功能,通过在一般流体力学控制方程基础上增加渗透阻力的办法,以源项的形式导入FLUENT软件的求解器中实现了对渗流的数值模拟,并采用求解自由面的VOF法进行浸润面的计算.地下河槽及矩形土坝两个算例表明,无论对于渗流量、浸润面还是溢出...     

岩体粗糙裂隙渗流研究

渗流线性立方定律是建立在单直平滑裂隙基础上的,而工程中裂隙多是粗糙的,很多裂隙渗流不满足线性立方定律。针对这一问题,根据裂隙分布统计特征生成粗糙裂隙,推导了不同渗流本构关系下的单宽流量公式、裂隙等分段结点水头公式和等效隙宽公式。对比分析光滑、粗糙裂隙的渗流规律得出如下结论:①实际工程中的裂隙往往是不平滑的,统计裂隙开度分布规律、研究裂隙开度的模拟是非常有必要的;②粗糙裂隙非立方、非线性型渗流的基本规律与光滑平直裂隙非立方、非线性型渗流的基本规律存在明显不同;③相等平均隙宽条件下的粗糙裂隙比光滑裂隙的过流能力小得多。     

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.     

圆形隧洞各向异性渗流的研究

基于饱和均质介质中,圆形隧洞各向同性稳定渗流的一个解析解,利用等效渗透系数法、坐标变换及流量不变法则,导出饱和成层介质中,圆形隧洞各向异性稳定渗流的解析解.结合有限单元法计算精度的要求,以及Polubarinova-Kochina隧洞渗流流量计算假设,对圆形隧洞各向异性稳定渗流孔隙水压分布的解析式进行替换和简化,推导出进行渗流场分析时确定有限元分析合理计算区域的理论公式,并对圆形隧洞各向异性稳定渗流孔隙水压和洞周流量的理论解和有限元解进行数值比对和误差分析.     

水平井五点井网产能计算研究

对已有的联合井网(五点法注采井网)的产能公式进行了深入研究,运用等值渗流阻力法重新推导出五点井网的产量计算公式,根据镜像反映和势的叠加原理给出该井网的三维求解过程,并运用以上方法进行了实例求解.结果表明,新推导出的公式比原有公式的计算精度高,能满足现场联合井网产量预测的要求.     

考虑非线性二次梯度项的不稳定渗流解析解及其应用

在常规的地下流体渗模型求解过程中,为了简化计算,一般忽略渗流连续方程的二次梯度项。但是,在一些对求解精度要求高的渗流问题中,如果忽略渗流连续方程的二次梯度项,将产生显著的误差。使用了Boltzman变换和常数变易法,导出了无限大地层的解析解。对考虑二次梯度项与忽略该项的解进行差异分析。结果表明:随着时间、产量的增大,渗透率的降低,差异有变大的趋势。而随半径的减小,差异也有变大的趋势。最后,对解析解进行简化,导出了可以用于试井分析的简化公式。     

溢流坝反弧水深的计算及反弧半径的选择

本文应用恒定急变流能量方程,对溢流坝反弧水流进行了分析。将水头损失等因素用综合参数(q/R(gE_0)~(1/2)来反映,并进一步简化后得到包涵流线曲率影响的反弧水深计算式。应用该式对乌江渡原型和文献[7]的模型计算结果能够与原型观测及模型试验相吻合。还提出了溢流坝反弧最低点水深突然上升、流速系数突然降低的判别式及流速系数最大时选择反弧半径的公式。     

一般库底条件下刚性坝面的动水压力

本文从弹性应力波的角度出发,推导了部分库底吸收条件下,各种刚性坝面动水压力的频率特征方程、配点方程及求解刚性铅直坝面动水压力的近似公式;并反演出各种情况下统一的库底边界条件及各种具体表达式。通过数值算例,讨论了一般库底条件下各种刚性坝面动水压力的一些重要特点。     

冰崩涌浪作用下的冰湖溃决过程试验研究

冰崩涌浪是导致冰湖溃决的一个主要的诱发因素之一。本文通过水槽模型试验,研究了在冰崩涌浪作用下,不同颗粒级配、坝高、下游坝坡坡度时冰碛坝的溃决过程,主要结论如下：（1）冰碛坝存在漫顶溃决、坝坡失稳、管涌破坏三种溃决模式;（2）根据冰崩涌浪的对坝体的侵蚀效应,结合溃口的纵向演化过程,将冰碛坝的溃决过程划分为涌浪侵蚀阶段（阶段Ⅰ）、库区小扰动溢流侵蚀阶段（阶段Ⅱ）;（3）涌浪过坝后的强水动力条件增加了坝体的侵蚀率,当溃口贯通后,涌浪已基本消散,溃决过程转为为正常的溢流溃决,并且涌浪向坝体提供了高频瞬时荷载,削减了坝体稳定性;（4）从动力学的角度提出了冰碛坝临界溃决条件的判定方法;（5）冰湖溃决洪峰流量与坝高和下游坝坡呈现正相关,与坝体中值粒径（D50）呈现负相关关系。     

利用有限元方法研究溢流坝闸墩裂缝加固方案

用三维有限元法和瞬态温度场理论对丰满溢流坝闸墩裂缝的情况进行了应力分析,建立了计算模型,对6种可能的施工过程所涉及的预锚力对闸墩应力的影响进行了组合模拟计算和分析比较,给出了坝顶钻孔加压灌浆、同时对闸墩施加水平锚索的加固方案。     

中、小型土石坝渗流场三维有限元分析方法及应用

针对中、小土石坝工程的特点以及存在渗流安全的问题,采用改进的节点虚流量法,得到求解土石坝渗流问题的有限元分析方法,并编制Fortran程序.依托某土石坝工程,建立三维有限元渗流场计算模型,对正常蓄水时该坝坝体和坝基的渗流场进行了仿真计算,得到了相应的水头分布、浸润线以及渗漏量,并对该坝设计防渗体系下坝区渗流场规律和特点进行了分析.结果表明,该方法对中、低土石坝渗流溢出点和浸润线定位合理、准确,能够很好地模拟坝区渗流场规律,可为中、低土石坝的渗流安全评价提供参考.     

影响土石过水围堰溢流工况的因素分析

应用坝工水力学理论,分析了影响土石过水围堰溢流工况的主要不确定因素及其分布,提出了不利溢流工况的设计风险率计算模型。     

某铜矿尾矿砂力学特性和尾矿坝变形稳定性分析

以云南某铜矿拟建中线法尾矿坝为研究对象,对底流、溢流2种尾矿砂进行了物理力学特性试验,获得了其物理力学指标并应用于尾矿坝数值分析。得到了尾矿坝的应力变形特性,不同堆积高程、不同工况下尾矿坝的安全稳定性。结果表明,底流、溢流2种尾矿砂无明显剪胀;坝体内以压应力为主;高堆积高程,地震荷载作用下坝体稳定安全储备不足;浸润线降低明显提高坝体稳定性。分析结果可为尾矿坝设计提供参考。     

溢流坝加固改造之挡水墙结构形式比选

为寻找合适的溢流坝挡水墙加固形式，以湖北省五峰县境内龙洞电站溢流坝改造项目为工程背景，采用Midas FEA建立有限元模型，对比分析砌体挡水墙和混凝土挡水墙的受力状态，比选最适宜的挡水墙结构形式。结果表明，砌体挡水墙无法满足结构的受力要求，其最大竖向拉应力达到砌体挡水墙弯曲抗拉强度平均值的2倍；混凝土挡水墙能够满足结构的受力要求，且有一定的安全储备。故采用混凝土挡水墙加固改造溢流坝，并在混凝土挡水墙的迎水面设置钢筋网，加大挡水墙的埋置深度。     

顶部设置橡胶坝的复合型溢流堰试验研究

结合实际工程,对某顶部设置橡胶坝的复合型溢流堰进行了体型优化及过流能力两个方面的试验研究。模型试验表明:原设计方案的堰面存在大面积负压,不利于大坝安全运行,需要对复合堰的体型进行优化。另一方面,该复合堰由于堰顶设置了平台及橡胶坝袋的影响,其过流能力略低于一般实用堰。经多组修改方案试验比较,最终采用堰顶平台设凹槽、平台下游为幂曲线的复合型剖面。修改后的堰型有效减少了堰面负压区面积,改善了流态,并获得相对较高的流量系数。通过试验给出的复合型实用堰剖面形式及流量系数值为工程设计提供了可靠的依据。