求解渗流自由面的有限元混合不动点法

基于有自由面渗流分析的高斯点,建立了求解渗流问题的非光滑非线性方程组模型和求解此类问题的有限元混合不动点算法,此方法属于固定网格法,只需划分一次网格,不需要对数据做任何近似处理,完全利用程序迭代计算渗流自由面.讨论了非光滑方程组解的存在性和该不动点算法的收敛性,通过节点压强插值绘制出渗流自由面.算例结果表明,该方法简单且收敛速度快.对不动点法的收敛性分析为迭代法的收敛提供了理论依据.     

FEPG软件在渗流分析中的应用

应用FEPG软件自动生成渗流计算程序,并将该程序应用于三维渗流场分析中.在稳定渗流计算时,采用死活节点法迭代求解自由面,并对该方法进行了改进;在饱和-非饱和渗流计算时,对计算参数加以适当的处理,采用合适的时间差分格式求解方程.算例表明,将FEPG应用于渗流分析是可行的.     

深覆盖层地基碎石土心墙堆石坝的渗流特性分析

结合两种不同地质特性深覆盖层上的碎石土心墙堆石坝,采用求解有自由面渗流场的改进结点虚流量全域迭代法进行二维稳定渗流场有限元计算分析.着重进行深覆盖层渗透系数敏感性分析和混凝土防渗墙的渗控作用研究,评价坝基可能渗流特性变化对渗流场的影响,并为两种不同坝基条件下的渗控设计方案提供理论依据.     

改进复合单元渗透系数调整法渗流自由面分析

在复合单元渗透系数调整法基础上,应用连续的罚函数对其改进,优化了此类算法的稳定性,提高了收敛速度和精度,并将此改进算法编制成相应的有限元分析程序,通过算例验证,可应用于稳定和非稳定渗流自由面边界复杂渗流场的高效精细模拟.     

饱和土体中稳态渗流的高效无网格分析

利用稳定节点积分思想,构造一种求解饱和土体中稳态渗流问题的快速Galerkin无网格方法.该方法通过建立非局部光滑节点水力梯度,具有节点积分高效的特点,同时避免形函数在节点上直接求导,为稳态渗流分析提供有效的稳定保障.均匀渗流与自由面渗流算例的计算结果表明,该方法分析渗流问题高效且准确,能精确模拟任意均匀渗流场,在求解自由面迭代问题时,能避免有限元求解迭代问题时重划网格的工作,迭代收敛速度快.     

EP法中参数ε的合理取值

为了提高EP(Extended Pressure)法模拟具有自由面的稳定渗流问题的计算精度,通过展开基于EP法的控制方程离散格式,进行了一维和二维稳定渗流误差分析,指出了分段连续函数h_ε(p)中的参数ε对EP法的计算精度和收敛过程影响显著,并依据自由面处压强水头的不连续变化,最终提出了参数ε的合理取值。数值实验证明:采用此参数取值后,自由面光滑,逸出点位置合理,模拟精度有较大提高。研究结论有助于推广EP法在地基渗流问题中的应用。     

船闸闸室灌泄水过程非稳定渗流特性

为了研究船闸闸室在非均质成层地基、灌泄水条件下的非稳定渗流特性,根据渗流基本理论,将渗流分为固结渗流与瞬时稳定渗流。以工程实例为依托,利用有限元软件ABAQUS建立二维渗流模型,模拟船闸灌泄水过程,考虑流固耦合,分析非稳定渗流特性及影响。结果表明,随着灌泄水的周期性变化,测压管水位存在周期性、衰减性与滞后性;在灌泄水过程中,存在泄水、灌水速度零点;泄水末期,非稳定渗流计算的渗透应力沿高程均大于低水稳定渗流计算值,渗透稳定系数降低,发生渗透破坏的可能性加大。因此,在船闸防渗设计中应充分考虑非稳定渗流场的影响。     

水库黏土心墙坝稳定性评估

应用饱和稳定渗流与非饱和非稳定渗流理论、自动搜索滑动面的Morgenstern-Price法,以山西某病险库为研究对象,建立了水库大坝渗流和坝坡稳定性计算模型,设计了稳定渗流和非稳定渗流工况;对不同渗流条件下的最不利坝坡的稳定性进行了计算,客观科学评价了黏土心墙坝的稳定性.为黏土心墙坝的加固设计提供科学依据,同时非稳定流计算结果也对水库正常和非正常运行的科学管理提供指导.     

ANSYS在隧道渗流计算中的应用

针对无压稳定渗流场,根据温度场与渗流场在理论基础、微分方程和边界条件方面具有极大的相似性,可以利用ANSYS热分析功能对其进行模拟计算。以方斗山隧道为实例,运用ANSYS参数化语言编程,通过程序迭代计算,得出了渗流自由面,整个模型和衬砌的渗流量随注浆圈渗透系数的变化规律,并证实围岩注浆圈可使衬砌渗流量明显减少,对隧道的设计施工具有一定的参考意义。     

大坝工程非稳定渗流场有限元分析

基于二雏稳定渗流场的基础之上,推导非稳定渗流场的有限元求解格式。编写相应程序计算渗流场各节点水头值,最后运用程序对一简单工程算例进行有限元分析。结果表明,所编写程序符合渗流场一般规律,为进一步对大坝工程进行相关渗流分析奠定了一定的基础。     

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．     

用罚函数无单元法分析有自由面的稳定渗流场

详细推导了无单元Galerkin法求解有自由面渗流问题的基本方程.采用罚函数法处理渗流边界条件,并给出选取罚因子的具体表达式.编制了相应的无单元法计算程序,并计算了覆盖层上均质土坝的渗流场.计算结果表明,用罚函数法处理渗流边界条件,计算精度高,该法用于无单元法分析渗流问题是可行的.     

三维裂隙岩体渗流广义混合模型及其应用

了裂隙岩体渗流离散模型与等效连续模型的优缺点，提出裂隙单元与岩体单元交界面上水头连续面允许流量不连续的观点，通过裂隙单元和岩体产声望财矩阵的组装，建立了三维裂隙岩体渗流主昆合模型。     

三重介质油藏负表皮系数水平井瞬态压力的有效算法

为了更好地描述多尺度孔隙碳酸盐岩油藏的渗流特征,建立考虑多重窜流的三重介质油藏水平井不稳定试井模型,并对模型求解,绘制典型曲线。通过对水平井与直井在不稳定渗流早期流线特征的相似性分析,以及对不同表皮系数定义的正确区分,确定各表皮系数间的关系,进而引入水平井有效井径的概念。结果表明:多尺度孔隙碳酸盐岩油藏水平井开采下的渗流过程可能出现9个流动阶段;该方法与传统方法相比计算结果可靠,彻底解决了负表皮系数水平井瞬态压力计算的难题,适用范围广。     

节点虚流量法的某抽水蓄能电站地下厂房渗流场分析

利用求解有自由面渗流场的节点虚流量法,对某抽水蓄能电站施工期地下厂房渗流场分布进行三维有限元仿真模拟,着重研究施工期厂房区洞室的渗流特性,并对施工期厂房区渗控方案进行评价.研究表明,施工期间排水设施尚未形成时,各已经开挖的洞室成为排水的主要边界;在保证各洞室的渗透水能及时排出的提前下,渗流场可以满足施工环境要求;顶排型排水幕排水效果并不明显.     

施工期堆石堰坝的渗流计算

在水利水电工程施工期,使堆石围堰或未完建的堆石坝过水,渲泄部分汛期洪水,是缩小导流工程规模、降低工程投资的一条重要途径.因此,国内外许多学者致力于堆石堰坝渗流、过水稳定、护面措施等方面的研究.本文简要介绍了施工期堆石堰坝的渗流计算原理和解析计算方法,并在试验研究的基础上,讨论了自由和淹没两种渗流状态,给出了两者的区分界限;同时,通过建立逸出坡降的经验公式,提出了较为完整的堆石堰坝渗流解析计算方法及相应的图解法,可以进行逸出坡降、逸出水深、渗流量、浸润线等项的计算.     

求解堤坝渗流场的罚函数无单元法

从变分原理出发,采用罚函数法处理渗流边界条件,推导了用无单元法求解有自由面的堤坝渗流问题的基本方程和迭代格式,给出了罚因子选取的具体表达式,并计算分析了某不透水地基上土坝的稳定渗流场.与电模拟试验成果的比较表明,文中所提出的计算方法和程序是正确的,且应用罚函数无单元法求解堤坝渗流问题,可以得到较高的计算精度和计算效率.     

加权截距法确定渗流自由面的有限元方法探讨

针对现有固定网格法确定渗流自由面存在穿过自由面的单元等效渗透矩阵和积分域难以确定等问题,提出了加权截距法确定渗流自由面的新型有限元分析方法,解决了相应渗流溢出点的确定方法问题,并在此基础上,开发了相应的渗流有限元分析程序.该方法具有穿过自由面的单元等效渗透矩阵及其积分域易于确定和分析过程简单等优点,应用于工程实例分析,并将理论与试验结果进行比较分析,表明加权截距法确定渗流自由面的有限元分析方法可以满足工程要求,进一步完善了固定网格法确定渗流自由面的有限元分析理论与方法.     

考虑坑外渗流自由面变化的基坑工程性状分析

通过对基坑工程进行考虑孔压消散与变形耦合效应的有限元分析,得到了坑外渗流自由面随时间的变化规律,并研究了坑外渗流自由面变化对基坑内外超静孔压、土水势以及基坑变形的影响.研究表明,考虑坑外渗流自由面变化时,坑内外的超静孔压和土水势都减小;坑外渗流自由面的变化使得坑外水压力减小,有效应力增加,并引起坑内外的水头差降低,因而使得支护墙的水平位移和坑底的隆起变形减小,坑后的地表沉降增加.