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地下工程复杂渗流场数值模拟与工程应用

专 业: 水利水电工程
关键词: 地下工程 渗流 数值模拟 三维有限元法 丢单元法 隐式复合材料单元法
分类号: TV5  TV139.1
形 态: 共 107 页 约 70,085 个字 约 3.352 M内容
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内容摘要


在地下工程中,岩体渗流不仅可以软化岩体,降低岩体的物理力学指标,同时又是地下洞室结构的主要渗流荷载,对地下洞室结构的稳定存在着较大的影响。

在实际工程中,当地下水较丰富时,进行渗流场分析是非常必要的。

对渗流场进行合理的数值模拟有着十分重要的工程意义。

本文主要研究地下工程复杂渗流场的数值模拟的分析方法,其主要内容和特色在于以下几个方面:1.在现有的有自由面渗流分析的丢单元法的基础上进行了改进。

对含自由面的单元,按复合材料单元变积分权数进行处理。

对丢单元,引入空单元的概念进行处理。

算例表明,改进后的丢单元法具有收敛性好,编程简单,计算精度更高等特点。

2.对主要裂隙和断层的处理进行了积极探讨。

在拟连续介质模型的基础上,充分利用有限元法的特点,提出用隐式复合材料单元法对主要裂隙和断层进行模拟。

3.结合地下工程复杂渗流场三维有限元分析的实际,用渗透张量模拟非均匀各向异性,用隔水层串并联模型模拟防渗帷幕,用薄层单元等效模拟排水井列。

在上述理论基础上,编制了复杂渗流场分析的三维有限元计算程序。

并将此程序应用到工程实例,成功求解了漫湾水电站二期工程地下厂房围岩的复杂渗流场,并在此基础上分析了渗流场分布的主要影响因素的影响,进行了现拟渗控方案分析。

4.根据饱和非饱和渗流分析的原理,编制了饱和非饱和渗流的三维有限元分析程序。

用此程序对有降雨入渗情况下的地下工程的饱和非饱和渗流场进行了数值模拟,并应用到工程实例..……

全文目录


摘要
第1章 绪论
1.1 本研究的工程背景与研究意义
1.2 国内外研究现状综述
1.2.1 渗流分析的研究现状
1.2.2 渗流场数值模拟的研究现状
1.3 本文所作的主要工作
第2章 渗流的基本理论以及数值计算方法
2.1 渗流的基础知识
2.1.1 渗流的概念
2.1.2 渗流的分类
2.2 渗流的基本理论
2.2.1 渗流基本定律——达西定律
2.2.2 渗流的基本方程
2.3 渗流的三维有限元数值模拟方法
2.3.1 有限元法及等参数有限元
2.3.2 各向异性渗流分析的三维有限元法
2.3.3 渗流流速,流量的计算
第3章 地下工程复杂渗流场的三维有限元数值模拟方法
3.1 主要裂隙和断层的模拟
3.1.1 基本原理与思路
3.1.2 隐式复合材料单元法的步骤
3.1.3 算例
3.2 自由水面的迭代
3.2.1 有自由面渗流的有限单元法基本理论
3.2.2 丢单元法基本思路
3.2.3 丢单元法的改进
3.2.4 算例
3.3 渗控措施的模拟
3.3.1 灌浆帷幕的模拟
3.3.2 排水孔幕的模拟
3.4 开挖单元和开挖边界的模拟
3.4.1 渗流积水单元边界处理
3.4.2 渗流溢出边界处理
3.5 计算程序
3.5.1 程序特点
3.5.2 程序主要内容
3.5.3 计算程序框图
3.6 地下工程复杂渗流场的三维有限元数值模拟的工程实例分析
3.6.1 工程概况及工程资料
3.6.2 计算模型及单元剖分
3.6.3 边界条件
3.6.4 计算工况
3.6.5 计算结果分析
3.6.6 结论
第4章 有降雨入渗的饱和非饱和渗流分析方法
4.1 饱和非饱和渗流分析的基本原理
4.1.1 饱和非饱和渗流分析的基本方程
4.1.2 饱和非饱和渗流分析的有限元格式
4.1.3 裂隙岩体的等效水力参数
4.2 降雨入渗问题的提出与降雨入渗理论
4.2.1 降雨入渗问题的提出
4.2.2 降雨入渗理论
4.2.3 影响降雨入渗的几个因素
4.3 降雨入问题的有限元模拟方法
4.3.1 降雨入渗的边界条件的三种简化模型
4.3.2 降雨入渗流量阵列的计算
4.3.3 实际入渗流量的确定
4.4 降雨入渗问题的程序实现
4.4.1 降雨入渗边界和溢出边界的程序处理
4.4.2 非饱和水力参数的确定
4.4.3 计算程序框图
4.5 算例
第5章 工程实例——锦屏二级水电站地下厂房场厂区渗流场分析
5.1 锦屏二级工程概况及工程资料
5.1.1 锦屏二级工程概况
5.1.2 锦屏二级工程水文地质资料
5.2 计算模型及单元剖分
5.2.1 二次细分网格法
5.2.2 等参逆变换插值法
5.2.3 等参逆变换插值法的算法
5.2.4 锦屏二级工程的计算模型及单元剖分
5.3 计算工况及边界条件
5.4 计算结果分析
5.5 主要洞室和廊道渗流量分析
5.6 结论
第6章 结语与展望
6.1 结语
6.2 展望
参考文献

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中图分类: > TV5 > 工业技术 > 水利工程 > 水利工程施工
其他分类: > TV139.1 > 工业技术 > 水利工程 > 水利工程基础科学 > 水力学

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