文档介绍：摘要目前,大多数渗流分析都采用确定性分析方法。但土体中簿一个点上的渗透系数僮都可臻佟是一个随枫变塞,基相隧一定距离之内数点的渗透系数之间具有榴关性。将这种随机性引入有限元分析中,把随机场的离散方法与确定性有限元方法结合,即随机有限元法。由于渗透系数具有较大的变异性,使得渗流场的水力糖度、流速鞠流量等蠢较大豹变异毪,蠢焉,对渗滚场进行涎税寿袋元分辑是非常必要的。本文编制了摄动法渗流随孝凡商限元程序。通过对渗流场的随机分析,研究了渗透系数的变异性和确关距离对求头、隶力梯度、流最及鸯有颥位置酌影响。同时,对比了渗流场确寇性分析结果与随机分析结果。为工程防水和降水方案的可靠性设计及渗透破坯的霹靠性分糖提供了一定款理论依据。关键词:渗透系数变异瞧随机场随机有限元摄动法
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备小鸭学位论文作者签名:身。卜球岛签字日期:≯一,年/月力独创性声明学位论文版权使用授权书签字日期:弘一辏拢日或撰写过的研究成果,也不包含为获得基鲞盘茔或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解鑫鲞盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。特授权叁盗基鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得
第一章概述引言渗流分析方法概述多年来,人们对地下水渗流问题进行了大量理论和实验研究,特别是把有限元方法应用于渗流问题后,渗流计算取得了巨大进展。但是,以往的研究常把土体的渗透性看作常数,忽略了土体渗透性的不确定性。地下水渗流模型包含许多随机因素】,首先,天然土体是在漫长的历史年代中沉积下来的,由于天然土体沉积的随机性,土体的水文地质特征以及土体的结构、构造和内部物质成分等具有明显的空间变异性。在土体介质空间变异性的影响下,地下水渗流必然具有相应的不确定性和空间变异性;另外,地下水位是经常随机变化的,因此渗流计算模型定解条件跏继跫呓缣跫、方程的汇源项中也可能包含有不确定性。以上是引起地下水运动不确定性的客观原因。对于某一特定含水层而言,其空间中任意一点的渗透性能是确定的,如果可以得到空间上每一点的测量数据,那么含水层性质的空间分布是完全确定的。但实际上,仅能得到其中一个样本,无法对含水层渗透性能进行全面评价和对其参数做出正确判断;另外,由于取样仪器的型式、取样技术、实验设备精度和实验者的实验方法等必然会造成渗透系数的离散性。以上是引起地下水运动不确定性的主观原在上述主、客观因素的影响下,地下水渗流必然具有一定的空间变异性和不确定性。这样,土体的渗透参数不应该再被看作一个常数,传统的确定性分析方法就不再适用了。为了在计算中考虑渗流场的随机性,把土体渗透系数看作随机场,即土体中每一点上的渗透系数都是一个随机变量。把随机场的离散方法和有限元方法相结合,进行渗流场的随机有限元分析,计算出渗流场的水头、水力梯度和流量等的变异性对工程设计有很大的实际意义。渗流分析的发展经历了漫长的历史。年,法国工程师瓺通过实验提出了线性渗透理论,为渗透理论的发展奠定了基础。年,茹可夫斯因。
基首先推导了渗流的微分方程。此后,许多数学家和地下水动力学科学工作者对渗流数学及其解析解法进行了广泛和深入的研究,并取得了一系列的研究成果。年,巴甫洛夫斯基正式提出了求解渗流场的电比拟法,为解决比较复杂的渗流问题提供了一个有效的工具。为了解决更复杂的渗流问题,逐步发展和研究了电网络法。随着电子计算机的迅速发展,数值方法即有限差分法、有限单元法和边界元法在渗流分析中得到了越来越广泛的应用。,为该方法在渗流分析中的应用提供了理论基础。边界元法是建立在经典力学理论基础上的,セ欢ɡ砗虵址匠淘缭谏鲜兰湍┘氨臼兰统蹙鸵丫岢觥=立在这些理论上的边界元法初见于年代后期,当时被称为边界积分方程法以上这些方法都属于确定性分析方法,即不考虑渗透参数的变异性,在计算过程中,土体中每一点的渗透参数值都取一个确定的值。但是,由于地下水渗流模型包含许多随机因素,由于这些随机因素的制约和影响,地下水渗流具有一定程度的不确定性。上述方法无法考虑这种不确定性。为了解决这一问题,需要把随机有限元法引入了渗流计算中。随机有限元方法最初应用于结构计算问题。在实际工程中,由于各种原因的影响,各类结构的物理特性、几何参数等和结构所处载荷环境一样,具有一定程度的不确定性。结构参