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.     

水位下降时均质土坝非稳定渗流的分析

对于均质土坝,水位下降易使坝坡内外水压不平衡,形成不利坝坡的非稳定渗流而导致坝坡失稳,并对土坝安全造成隐患。为了研究库水位下降产生的非稳定渗流对均质土坝坝体边坡稳定性的影响,本文利用有限元分析方法,通过对不同参数不同取值的算例分析了均质土坝在库水位下降时的稳定性情况,结果表明:库水位下降易形成对上游坝坡稳定不利的逆向渗流,对于均质土坝坝体的稳定性影响较大,当渗透系数为1×10-4cm/s,水位下降速度超过1 m/d时,坝体内浸润线变化极小,水位下降速度达到下降标准。     

水-气二相流模型分析水位下降情况的坝坡稳定性

水库水位变化会显著改变坝坡的稳定状态,通过建立水-气二相流模型,模拟库水位下降情况下坝体的饱和-非饱和渗流,为了考虑相态随时间和空间的改变,建立主要变量随相态变化的判断准则.利用模拟结果分析某均质土坝的稳定性,研究表明,库水位下降时,空气对渗流起到阻碍作用,坝体的负孔隙气压力增大,基质吸力对坝坡稳定所起的作用明显增大,在坝坡稳定分析中应当全面考虑空气阻力以及基质吸力的作用.     

考虑气相作用的降雨入渗对非饱和土坡稳定性的影响

为了精细分析降雨入渗对非饱和土坡稳定性的影响,在考虑气相对降雨入渗过程的影响基础上,利用水-气二相流模型模拟入渗水流驱替土壤空气的水-气二相流过程,计算降雨入渗下土坡的孔隙水压力、孔隙气压力、基质吸力和含水量的变化;并建立了同时考虑由有效黏聚力、净法向应力,还有基质吸力引起的强度对边坡稳定的影响的非饱和土坡稳定分析模型．通过算例分析得出：无论是否考虑基质吸力的作用,由于降雨入渗改变了土体的净法向应力和土的容重,使得非饱和土坡的安全系数降低,而后的蒸发作用会使土坡的安全系数有所增大;在相同的渗流条件下,基质吸力的作用使同一滑动面上的安全系数增大．     

软土地区基坑分步开挖的非稳定渗流研究

基于非稳定渗流理论及双层地基固结理论,推导了基坑分步开挖时主动区和被动区的水头计算公式,并通过算例详细讨论了基坑分步开挖诱发的渗流对作用在地下墙上的水压力、土压力及侧压力的影响.研究表明,随着基坑每步开挖后坑内外水头的减小,使得主动区作用在地下墙上的侧压力越来越大,而被动区作用在地下墙上的侧压力越来越小,因而对地下墙的稳定是不利的;快速施工则可以提高基坑工程的安全性.     

潮汐对近岸地下水水位波动影响的试验研究

利用自行研制开发的潮汐模拟自动控制系统,对潮汐影响下近岸地下水水位波动和周期平均地下水水位超高进行了试验研究.试验结果表明:近岸任意一点地下水水位随时间变化具有不对称性,水位上升比下降快;潮汐信号在地下水传播过程中会产生周期性的水位波动,随着离岸距离的增加,水位波动振幅衰减加快;潮汐在沿岸潜水层中形成的地下水水位超高最大可以达到含水层厚度的10%左右.潮汐的振幅和频率对近岸地下水水位超高有着重要的影响,在相同条件下频率对地下水水位超高的影响较振幅大;潮汐对地下水水位超高的影响还与近岸潜水层的厚度有关.     

非完整桩扭转振动问题的数值计算

文章提出了非完整桩在瞬态激振力矩作用下扭转振动的数值计算模型,并用有限差分法计算了非完整桩的扭转振动,得到了各种典型缺陷桩对应的理论曲线。定量计算结果表明,桩周土的性质是影响扭转波衰减的一个重要因素;桩周土越软,扭转波衰减越慢,缺陷反射和桩底反射越明显,此时利用扭转波进行基桩完整性检测更有效。     

大小潮作用下沿海潜水水位波动的数值研究

沿海潜水层具有一个动态的向海边界,水位随海潮的波动而波动.浸润面的存在给向海边界条件的确定带来一定的困难,而以往研究(例如大小潮水位波动的摄动解法)往往忽略浸润面的影响.为此,在考虑浸润面影响的基础上建立了大小潮水位波动的数学模型.模拟结果表明:(a)潜水层周期平均水位高于静止水位;(b)大小潮向内陆传播时振幅衰减越来越明显,但传播距离远远大于半日潮的传播距离;(c)水位随时间变化具有不对称性,水位上升比下降快;(d)在水位下降阶段特别是大潮期间,地下水渗出点水位偏离潮汐水位,即会形成浸润面.     

持续强降雨引发水位耦合变化条件下堤防渗流及稳定性分析

针对江、河、湖泊土质堤防工程在持续强降雨下会导致堤前水位显著变化而可能引发堤防安全隐患,采用水-气二相非饱和渗流模型对堤防进行降雨入渗和堤前水位变化耦合条件下的饱和-非饱和渗流分析。分别开展降雨入渗、堤前水位上升及持续强降雨耦合堤前水位上升过程的非稳定渗流有限元仿真分析。在此基础上对堤坡进行抗滑稳定分析,同时考察堤前水位变化及降雨过程中气相和基质吸力对堤坡稳定性的影响。计算结果表明:与单纯的降雨和水位上升相比,降雨耦合堤前水位上升会使堤身渗流及堤坡抗滑稳定性呈现较复杂的变化特性;考虑气相和基质吸力在一定程度上对堤坡稳定分析结果有利。     

桥梁地下结构对堤防渗流分布规律的影响分析

当建设跨越河流的设施时,建设在堤防附近的设施基础会对堤防渗流场的分布规律产生影响.为了确保堤防稳定性及长期安全运行,有必要对建设设施基础前、后堤防的渗流场进行分析.采用三维有限元数值模拟方法对某堤防建设大桥基础前、后进行了稳定-非稳定渗流有限元分析,计算结果表明:桥梁基础对渗流场的影响不大,堤身渗流逸出点的渗透坡降变化很小,各个土层的渗透坡降变化相差不超过4%,建设桥梁不会显著影响堤防的渗流稳定性.     

非定常渗流计算的移动网格方法

本文应用一种基于调和映射的移动网格方法计算非定常渗流,该方法将偏微分方程求解与网格移动算法分开,且需要在新生成的网格上插值更新解.本文通过计算一个关于梯度的控制函数,使得网格加密与希疏化是随着水力梯度的变化自动实现的.从而提高整体解的精度.     

库水升降作用下水库库岸滑坡稳定性分析

库水位的升降是诱发水库库岸产生滑坡的重要原因.本文以兴山县柑橘园滑坡为例,在三峡水库调度的一个周期内,运用非饱和土力学中渗流和抗剪强度理论,对滑坡稳定性进行分析,得出滑坡体内渗流场及稳定性系数随库水位变动的变化规律,对库区滑坡的稳定性评价和治理有一定的指导意义.     

基于拟静力法分析库水变化条件下地震荷载对某边坡稳定性影响研究

以三峡库区某边坡工程实例为背景,选用拟静力法对地震荷载进行模拟,采用有限单元法对库岸边坡在地震和库水变化综合作用和仅在库水变化作用2种工况条件下的位移和等效塑性应变进行了计算,通过对2种工况计算结果进行对比,分析了地震作用对库岸边坡稳定性的影响.     

由统计规律模拟生成的岩体裂隙网络的非稳定渗流数值分析

研究裂隙岩体中渗透水流随时间、边界条件的变化规律,从而客观反映渗透水流情况,具有重要的意义.利用MonteCarlo模拟岩体中裂隙网络分布情况,基于裂隙岩体网络非稳定渗流数学模型,编制相应的程序,并通过算例进行验证,进而对工程实例进行分析.结论表明:运用MonteCarlo方法模拟岩体中裂隙网络分布状况并进行渗流分析是一种较好的分析方法;当边界条件发生变化时,裂隙岩体中水头分布变化存在一定的滞后性,并且当边界条件变化一定时,岩体中水头分布受时间变化影响不大.     

配电变压器因进水而烧损问题的研究

针对10 kV配电变压器因进水受潮而烧损故障率较高的问题,分析了油中产生水分和进水的主要原因,阐述了油中的水分对绝缘的危害,介绍了因进水绝缘受潮的检测方法,提出了具体的防范措施。     

板坯连铸结晶器内渣/金界面非稳态波动行为

采用VOF法对板坯连铸结晶器内渣/金界面的非稳态波动行为进行研究,使用几何重建方案模拟连铸结晶器内渣/金界面的运动形态.分析了拉速、水口插入深度和倾角对连铸结晶器内渣/金界面波动的影响.结果表明,在浇注初期,渣/金界面的波动幅度较小;随着时间的发展,渣/金界面的波动幅度不断增大;达到动态稳定后水口附近的渣/金界面会出现不规则的锯齿状波动.漩涡的不稳定性是造成渣/金界面锯齿状波动的原因.随着拉速的增大,渣/金界面波动加剧;随着水口插入深度和倾角增大,渣/金界面波动减弱.     

广西沿海港湾风暴潮增减水与台风路径和地形效应的关系

通过资料分析表明,广西沿海港湾风暴潮增减水分布趋势是湾内大,离岸递减。增减水受台风路径和地形效应的影响显著,但不同台风路径和港湾地形引起的风暴潮增减水值差异很大。