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三维饱和非饱和稳定非稳定渗流场的有限元模拟 被引量:44
1
作者 张家发 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 1997年第3期35-38,共4页
建立了考虑降雨入渗补给条件的三维饱和非饱和非稳定渗流数学模型,采用有限元方法作为模拟手段,并用预处理共轭梯度法解方程组,编拟了计算程序US3D。通过简例和实际工程应用表明,程序通用性强,使用方便,模拟结果合理,并使得... 建立了考虑降雨入渗补给条件的三维饱和非饱和非稳定渗流数学模型,采用有限元方法作为模拟手段,并用预处理共轭梯度法解方程组,编拟了计算程序US3D。通过简例和实际工程应用表明,程序通用性强,使用方便,模拟结果合理,并使得山地暴雨条件下的饱和非饱和渗流场的模拟得以实现。 展开更多
关键词 饱和非饱和区 渗流 模型 有限元 水力学
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有自由面渗流分析的子单元法 被引量:20
2
作者 梁业国 熊文林 周创兵 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第8期34-38,共5页
为克服现有固定网格法解决有自由面渗流问题存在的不足,本文提出子单元法的固定网格法,编制了三维有限元电算程序.经过实例应用。
关键词 渗流 有限元 子单元 固定网格 水力学
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三维无压渗流场的有限元算法研究 被引量:25
3
作者 黄蔚 刘迎曦 周承芳 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第6期33-36,共4页
求解含自由面的三维无压渗流场属于边界不确定的非线性问题 .本文首先对目前存在的各种算法进行了分析 ,在调整传导矩阵的基础上 ,提出了丢单元的有限元算法 ,在算例中与解析解和其他数值算法的结果进行了比较 ,证实了该算法的有效性 ,... 求解含自由面的三维无压渗流场属于边界不确定的非线性问题 .本文首先对目前存在的各种算法进行了分析 ,在调整传导矩阵的基础上 ,提出了丢单元的有限元算法 ,在算例中与解析解和其他数值算法的结果进行了比较 ,证实了该算法的有效性 ,并在含排水 (孔 )幕的丰满大坝的渗流分析中得以应用 ,迭代过程收敛快 ,稳定性好 。 展开更多
关键词 自由面 渗流 有限元分析 算法 水利工程
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渗流分析中排水孔模拟的空气单元法 被引量:44
4
作者 胡静 陈胜宏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期281-283,287,共4页
提出了用“空气单元”模拟排水孔的思路,即将排水孔看作是以空气作为渗流介质的单元体,在给定了相应的渗透系数后,使它像岩块、土体等单元一样加入传统的有限元渗流计算方法中。通过算例及实际工程应用,证明该法简便可行,具有一定的工... 提出了用“空气单元”模拟排水孔的思路,即将排水孔看作是以空气作为渗流介质的单元体,在给定了相应的渗透系数后,使它像岩块、土体等单元一样加入传统的有限元渗流计算方法中。通过算例及实际工程应用,证明该法简便可行,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 渗流 排水孔 空气单元法 有限元方法 渗透系数 岩土工程
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碾压混凝土坝渗流场分析的缝面渗流平面单元模拟法 被引量:26
5
作者 朱岳明 龚道勇 +1 位作者 章洪 马东亮 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期63-68,共6页
针对碾压混凝土坝成层施工的结构特点及其渗流特性,笔者在非均质各向异性等效连续体模型的基础上,提出可精细而又方便地模拟大坝中层面、缝面和裂缝等渗流行为的缝面渗流平面单元模型。在没有增加计算网格结点的前提下,不但能高效率地... 针对碾压混凝土坝成层施工的结构特点及其渗流特性,笔者在非均质各向异性等效连续体模型的基础上,提出可精细而又方便地模拟大坝中层面、缝面和裂缝等渗流行为的缝面渗流平面单元模型。在没有增加计算网格结点的前提下,不但能高效率地刻画出层面和缝面所带来的坝体强渗透各向异性的特点,而且又能极容易地对那些局部零星分布的有强集中渗透能力的冷缝和裂缝等缝隙进行逐个细致地模拟,坝体的渗流实际情况在数值模型中得到了甚为客观的展现,提高了大坝渗流场的计算分析精度,基本上完整地解决了碾压混凝土坝的渗流建模问题。最后,较详细地进行了一个高102m的大坝的算例分析。 展开更多
关键词 碾压混凝土坝 渗流场 缝面渗流 平面单元 缝面
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库水位骤降情况下土石坝坝坡稳定分析 被引量:36
6
作者 时铁城 阮建飞 张晓 《人民黄河》 CAS 北大核心 2014年第2期93-94,97,共3页
库水位骤降时,土石坝坝体内浸润线高于库水位,较高的孔隙水压力和渗透力会导致上游坝坡失稳。英布鲁水电站土石坝设计过程中,采用饱和与非饱和渗流模型的有限元法分析得到库水位骤降条件下土石坝的非稳定渗流场,采用极限刚体平衡法计算... 库水位骤降时,土石坝坝体内浸润线高于库水位,较高的孔隙水压力和渗透力会导致上游坝坡失稳。英布鲁水电站土石坝设计过程中,采用饱和与非饱和渗流模型的有限元法分析得到库水位骤降条件下土石坝的非稳定渗流场,采用极限刚体平衡法计算得出上游坝坡的安全系数。结果表明:英布鲁水电站土石坝在水库敞泄时,上游坝坡的安全系数不满足规范要求;库水位按设计推荐的库水位降落速度控制,上游坝坡的稳定安全系数满足规范要求。 展开更多
关键词 土石坝 坝坡稳定 水位骤降 非稳定渗流 有限元 孔隙水压力
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COMPOSITE ELEMENT METHOD FOR SEEPAGE ANALYSIS OF GEOTECHNICAL STRUCTURES WITH DRAINAGE HOLE ARRAY 被引量:29
7
作者 CHENSheng-hong XUQing HUJing 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2004年第3期260-266,共7页
Air element concept and Composite Element Method (CEM) were introduced inthis paper firstly, and then an explicit drainage holes element model was developed. The mainadvantage of the new model is that it allows draina... Air element concept and Composite Element Method (CEM) were introduced inthis paper firstly, and then an explicit drainage holes element model was developed. The mainadvantage of the new model is that it allows drainage holes to be located within soil elements.Therefore the mesh generation of complicated geotechnical structures with a large number of seepagedrainage holes becomes relatively convenient and feasible. This will further facilitate the optimaldesign of seepage control system, and in this case the calculation mesh can be kept unchanged whenthe number, position and orientation of drainage holes are adjusted. The model was been implementedin software. A sluice foundation seepage control problem was studied, by which the validity and therobustness of the new model were verified. 展开更多
关键词 seepage drainage hole air element composite element geotechnicalengineering
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利用饱和-非饱和渗流模型计算坝体自由面渗流 被引量:16
8
作者 金生 耿艳芬 王志力 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期110-113,共4页
建立了一种饱和-非饱和渗流模型求解坝体自由面渗流.该模型将坝体渗流场的饱和区、毛细区、壤水区表述成统一的非线性抛物型方程形式,通过计算近似间断的饱和度函数自动捕获渗流自由面(浸润面).采用空间有限元离散、隐式时间方法求解描... 建立了一种饱和-非饱和渗流模型求解坝体自由面渗流.该模型将坝体渗流场的饱和区、毛细区、壤水区表述成统一的非线性抛物型方程形式,通过计算近似间断的饱和度函数自动捕获渗流自由面(浸润面).采用空间有限元离散、隐式时间方法求解描述饱和-非饱和渗流场非线性抛物型方程,对复杂坝体自由面渗流的求解精度高、计算方便.利用该方法对辽宁清河发电厂曹家沟灰场灰坝进行了三维数值计算,计算结果与实测及水-电比拟实验结果比较表明,计算结果是可靠的. 展开更多
关键词 饱和-非饱和渗流模型 自由面 坝体 有限元
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砂井地基有限元计算的等效平面应变算法 被引量:22
9
作者 陈立宏 陈祖煜 李广信 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期82-86,共5页
以Barron理论为基础推导了相应的砂井平面应变等效变换公式 ,该公式能同时考虑井阻和涂抹效应。使用一维渗流单元模拟细长砂井 ,可以减少有限元网格中的单元和节点数。通过算例比较理论解、平面应变和轴对称情况下的有限元数值解 ,验证... 以Barron理论为基础推导了相应的砂井平面应变等效变换公式 ,该公式能同时考虑井阻和涂抹效应。使用一维渗流单元模拟细长砂井 ,可以减少有限元网格中的单元和节点数。通过算例比较理论解、平面应变和轴对称情况下的有限元数值解 ,验证了等效变换公式的有效性和可靠性。 展开更多
关键词 砂井 固结 平面应变 有限元 渗流单元
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地下水渗流力学的发展进程与动向 被引量:24
10
作者 陶月赞 姚梅 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期221-230,共10页
回顾Darcy定律建立150周年来,地下水渗流力学的发展进程。关于经典理论,根据渗流问题的基本方程与计算方法,从地下水资源评价、地下水流系统中的传质与传热、非饱和土渗流、计算渗流力学4个方面,概述其应用研究的发展历程;从参数的尺度... 回顾Darcy定律建立150周年来,地下水渗流力学的发展进程。关于经典理论,根据渗流问题的基本方程与计算方法,从地下水资源评价、地下水流系统中的传质与传热、非饱和土渗流、计算渗流力学4个方面,概述其应用研究的发展历程;从参数的尺度效应、非饱和土渗流、非连续介质渗流、带自由面渗流4个方面,概述其发展的研究现状。结合经典理论的缺陷,讨论了现代渗流理论的发展动向;在回顾Biot耦合渗流理论的发展进程的基础上,探讨存在于耦合渗流理论中的可能缺陷,提出结合Biot波动理论的可能解决方向。 展开更多
关键词 地下水渗流力学 经典理论 Biot孔隙弹性理论 耦固合流 渗流要素
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AutoBank软件在土坝渗流稳定计算中的应用 被引量:25
11
作者 杜守来 《现代农业科技》 2012年第6期252-253,共2页
土坝渗流问题是引起土坝破坏的主要原因之一。利用AutoBank软件先进的有限元技术,对土坝进行渗流分析,并采用全自动网格划分技术,通过迭代算法计算自由水面位置(浸润线),解决了土坝渗流稳定问题的求解,为水利水电工程技术人员计算土坝... 土坝渗流问题是引起土坝破坏的主要原因之一。利用AutoBank软件先进的有限元技术,对土坝进行渗流分析,并采用全自动网格划分技术,通过迭代算法计算自由水面位置(浸润线),解决了土坝渗流稳定问题的求解,为水利水电工程技术人员计算土坝渗流问题提供了极大的便利。 展开更多
关键词 AutoBank软件 渗流 土坝 有限元
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幸福水库大坝渗流安全分析及评价 被引量:22
12
作者 王凯 邹斌 +3 位作者 杨丽虹 张洁 蔡高堂 计勇 《人民珠江》 2019年第10期110-115,共6页
由于上下游水头差的影响,土石坝坝体和坝基中的渗流可能导致坝体出现渗流冲刷、管涌、渗漏,严重时将会导致坝体溃决,以长期的渗流观测资料和二维渗流有限元计算等手段对大坝渗流情况分析得到广泛的应用研究。以江西幸福水库大坝为研究对... 由于上下游水头差的影响,土石坝坝体和坝基中的渗流可能导致坝体出现渗流冲刷、管涌、渗漏,严重时将会导致坝体溃决,以长期的渗流观测资料和二维渗流有限元计算等手段对大坝渗流情况分析得到广泛的应用研究。以江西幸福水库大坝为研究对象,在分析幸福水库大坝渗流观测资料和二维渗流有限元计算结果的基础上,对幸福水库大坝的渗流安全状况进行分析,结果表明,混凝土防渗墙防渗效果良好,大坝各区域渗透坡降满足安全运行要求,坝肩处存在绕坝渗流问题,整体渗流状况较好,为保障水库大坝安全运行管理提供科学依据。 展开更多
关键词 土石坝 渗流 有限元 安全评价 幸福水库
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承压水体上开采底板岩层破断及渗流特征 被引量:21
13
作者 王金安 魏现昊 陈绍杰 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期536-542,共7页
以山西某煤矿承压水体上下组煤开采为工程背景,通过对煤层底板岩石进行全应力-应变渗透性试验及单裂隙渗透性试验,揭示了岩石应力-渗流耦合机理,获得了断裂面渗透系数的定量关系式;采用离散元流固耦合模拟方法,对承压水体上煤层开采底... 以山西某煤矿承压水体上下组煤开采为工程背景,通过对煤层底板岩石进行全应力-应变渗透性试验及单裂隙渗透性试验,揭示了岩石应力-渗流耦合机理,获得了断裂面渗透系数的定量关系式;采用离散元流固耦合模拟方法,对承压水体上煤层开采底板岩层的应力状态及渗流特征进行模拟分析.结果表明:底板岩层"四带"中的渗透性均与水平应力密切相关,其中:直接底板受工作面矿压影响严重,岩层中的水平应力杂乱无章,破坏带厚度约13m;奥灰含水层顶部岩层为低围压区,容易形成奥灰水楔劈裂导升机理,导升带厚度为17m左右;底板中部层位受采动矿压及底板承压水直接影响相对较小,此带中水平应力自上而下呈递增状态,有效隔水层带厚度38m,是底板的关键阻水层. 展开更多
关键词 承压水 裂隙渗流 离散元 流固耦合 关键隔水层
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一个新的有自由面渗流问题的变分不等式提法 被引量:13
14
作者 郑宏 刘德富 +1 位作者 李焯芬 谭国焕 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2005年第3期363-371,共9页
 建立了一个新的有自由面渗流问题的变分不等式提法,提法通过将潜在出渗面上的边界条件提为Signorini型条件,从而从理论上消除了出渗点的奇性并解决了出渗点的定位问题· 与其它变分不等式提法相比。
关键词 自由边界问题 渗流 变分不等式 有限元
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拉哇水电站上游围堰渗流与应力变形动态耦合仿真分析 被引量:13
15
作者 吴梦喜 宋世雄 吴文洪 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期613-623,共11页
深厚低渗透土层天然地基上的土石围堰基础中,常常需要采用碎石桩等处理措施缩短固结排水距离,以控制堰基超孔隙水压力的累计幅度,加速其消散速度,从而减小堰基的变形,提高防渗体系的结构安全性和堰基的抗滑稳定性。基于拉哇水电站上游... 深厚低渗透土层天然地基上的土石围堰基础中,常常需要采用碎石桩等处理措施缩短固结排水距离,以控制堰基超孔隙水压力的累计幅度,加速其消散速度,从而减小堰基的变形,提高防渗体系的结构安全性和堰基的抗滑稳定性。基于拉哇水电站上游围堰设计论证和优化的需要,发展了围堰填筑和基坑开挖全过程渗流与应力变形耦合的二维和三维有限元仿真方法,并在LinkFEA软件中实现,成功用于拉哇上游围堰的计算分析。主要基于二维模型,介绍了二维模型中考虑三维绕渗效应、耦合计算中水中填筑与开挖边界条件处理、防渗墙与碎石桩施工仿真,二维模型中碎石桩与土复合地基的等效概化、低渗透土层的渗透系数随着压密而变化模拟等方面的方法,进行了拉哇上游围堰从地基初始应力计算、土体填筑与结构物施工、基坑开挖的全过程的渗流与应力变形的耦合计算,并对围堰戗堤填筑完成和堰体填筑完成两个典型时刻堰基的孔隙水压力、位移和土层与桩中的应力情况进行了分析。 展开更多
关键词 渗流 变形 有限元 固结 耦合模拟
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三相耦合渗流侵蚀管涌机制研究及有限元模拟 被引量:12
16
作者 胡亚元 马攀 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期913-921,共9页
管涌的发生、发展过程是土骨架相在渗流作用下侵蚀为可动细颗粒相,并随水相在孔隙通道中运移流失的过程。在该过程中,渗流与侵蚀相互耦合,相互促进,水相、土相、可动细颗粒相互作用,因此,管涌过程是一个多场、多相耦合的高度非线性的动... 管涌的发生、发展过程是土骨架相在渗流作用下侵蚀为可动细颗粒相,并随水相在孔隙通道中运移流失的过程。在该过程中,渗流与侵蚀相互耦合,相互促进,水相、土相、可动细颗粒相互作用,因此,管涌过程是一个多场、多相耦合的高度非线性的动态过程。现有的管涌试验结果表明,只有当水力梯度大于起始水力梯度时,细颗粒相才会随水相从土体中运移流失,土体才会发生管涌侵蚀,且管涌稳定后土体的孔隙率(稳定孔隙率)和水力梯度之间存在对应关系,根据该结果,提出管涌稳定孔隙率的概念,修正传统的渗流侵蚀本构方程,建立多孔介质中三相耦合的修正的渗流侵蚀管涌控制方程。最后,针对特定应力状态下的土体建立稳定孔隙率和水力梯度之间的对应关系。基于Galerkin有限元法编制有限元程序,在轴对称情况下对该土体的管涌过程进行数值模拟。结果表明,修正后的管涌控制方程能更全面地描述管涌发生、发展直至稳定状态的特性。 展开更多
关键词 管涌 三相耦合 渗流 侵蚀 有限元
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深基坑开挖过程渗流应力耦合有限元分析方法 被引量:12
17
作者 金晓飞 黄云天 +2 位作者 尹寒青 梁书亭 朱筱俊 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2018年第S1期804-807,共4页
运用有限单元法对考虑渗流影响的基坑施工过程进行分析,并给出了基坑降水及开挖引起的侧向位移曲线、坑后沉降位移曲线。运用考虑渗流影响的基坑开挖三维有限元模型对实际基坑工程进行施工过程模拟,通过与实际监测数据的对比验证了该有... 运用有限单元法对考虑渗流影响的基坑施工过程进行分析,并给出了基坑降水及开挖引起的侧向位移曲线、坑后沉降位移曲线。运用考虑渗流影响的基坑开挖三维有限元模型对实际基坑工程进行施工过程模拟,通过与实际监测数据的对比验证了该有限单元法的正确性,并分析了降水、开挖对基坑变形的影响。分析表明,前期基坑降水将导致基坑侧向位移的增加,随着开挖深度的增加,后期基坑降水对侧向位移的影响很小,开挖对侧向位移的影响明显大于降水的影响;降水和基坑开挖都将逐渐增大基坑后土体的沉降位移,其中降水引起的沉降位移均小于开挖引起的沉降位移。 展开更多
关键词 基坑 渗流 有限元 施工过程 变形
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深基坑三维降水理论及其面向对象有限元程序实现 被引量:6
18
作者 平扬 项阳 +2 位作者 白世伟 王南 王东 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第8期1267-1271,共5页
介绍深井降水条件下,考虑土体粘弹性压密特征和土-水耦合作用的深基坑渗流场分析模型。在此基础上,运用有限元方法对其进行数值模拟。为提高计算精度,对含水层非饱和带和自由面问题进行了适当考虑。设计了基于Microsoft Windows 95/98/N... 介绍深井降水条件下,考虑土体粘弹性压密特征和土-水耦合作用的深基坑渗流场分析模型。在此基础上,运用有限元方法对其进行数值模拟。为提高计算精度,对含水层非饱和带和自由面问题进行了适当考虑。设计了基于Microsoft Windows 95/98/NT平台的面向对象有限元软件,给出了基本的程序框架和有关的程序段。 展开更多
关键词 深基坑 有限元 渗流场 有限元 深井降水 数值模拟
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首钢孟家冲尾矿坝渗流稳定分析 被引量:10
19
作者 李学民 郑海远 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期114-118,共5页
针对孟家冲尾矿库坝面出现的渗水现象,对坝体的渗流以及稳定进行计算分析。计算结果表明,由于堆积坝的不断升高,导致坝体浸润线抬高,安全稳定系数降低,从而将造成坝体失稳,出现溃坝事故。为消除隐患,提出采用辐射井排渗的设计方案,并对... 针对孟家冲尾矿库坝面出现的渗水现象,对坝体的渗流以及稳定进行计算分析。计算结果表明,由于堆积坝的不断升高,导致坝体浸润线抬高,安全稳定系数降低,从而将造成坝体失稳,出现溃坝事故。为消除隐患,提出采用辐射井排渗的设计方案,并对该方案的可行性进行计算分析。 展开更多
关键词 尾矿坝 渗流 稳定 辐射井 有限元
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盾构隧道常见病害及其影响分析 被引量:11
20
作者 张明海 张乃涓 《城市道桥与防洪》 2009年第9期182-187,共6页
对盾构隧道病害成因及其影响的分析是隧道养护的重要依据,对以后的养护工作具有重要的指导作用。该文归纳了一般盾构隧道病害的种类及特征,对其形成原因以及对隧道安全状态的影响进行了初步的分析。通过一定的简化,利用二维有限元方法... 对盾构隧道病害成因及其影响的分析是隧道养护的重要依据,对以后的养护工作具有重要的指导作用。该文归纳了一般盾构隧道病害的种类及特征,对其形成原因以及对隧道安全状态的影响进行了初步的分析。通过一定的简化,利用二维有限元方法建立了带病害盾构隧道的数值计算模型。此外利用上海长江隧道的建设契机,通过病害力学模型,定量分析了长江隧道在病害影响下的安全状态,对今后的运营和养护做了一些基础性的工作。 展开更多
关键词 渗漏水 裂缝 接头弹簧 有限元 盾构隧道养护 上海
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