文档介绍：河海大学
硕士学位论文
非稳定渗流场数值计算和闸基渗流“异常现象”研究
姓名:杨加智
申请学位级别:硕士
专业:水工结构工程
指导教师:朱岳明
20070601
摘要了本文所采用的求解大型稀疏方程组的基于对称逐步超松弛迭代的预处理共轭本文在总结分析前人研究成果的基础上,论述了用有限元法计算非稳定渗流场的基本理论,并将其应用到实际工程中。文中主要做了以下工作:ü浞衷恚擞貌逯岛偷炔伪浠煌频剂松魑⒎址匠痰挠邢元法格式,建立了非稳定渗流数学模型,讨论了有限元方程求解的稳定性,介绍梯度法。蠼馕扪股鞒∥侍獾墓丶谟谌范ㄉ饕莩雒婧妥杂擅娴奈恢茫分析目前常用的几种求解自由面方法的基础上,重点介绍了本文采用的求解有自由面渗流问题的固定网格的结点虚流量法,并通过算例说明该方法能实现无压渗流场的快速迭代求解。俏榷ㄉ鞒∈登蠼庵械淖杂擅婊窒詈苣丫反恚疚慕积分转换为在坐标平面上的积分来近似处理非稳定渗流的自由面边界,编制了非稳定渗流场有限元计算程序,并通过算例验证了程序的正确性。糯惴ㄗ魑R恢指咝У娜ň盅坝诺姆椒ǎ慕渚植垦坝拍芰Γ能够作为渗流反分析的重要工具。本文结合非稳定渗流计算程序,运用改进的加速遗传算法编制了渗流问题的反分析计算程序,并对本程序进行了算例验证。攵葬稚秸⒄⒒纳鳌耙斐O窒蟆保ǹ赡芤鹫庵帧耙斐O窒蟆的主要因素概化为特征参数变量,经过对闸基主要参数的反分析、渗流场的正分析以及计算结果的对比分析,搞清了该闸闸基渗流“异常现象”的具体成因,最后提出了经济可靠的工程加固处理方法。关键词:非稳定渗流;有限元;边界条件;遗传算法;水闸;渗流异常现象;反分析·
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论文作者┟.二牢塾年占月夕日论文作者┟.率出山月哆学位论文独创性声明:,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事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。如不实,本人负全部责任。学位论文使用授权说明河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊盘版缱釉又旧缬腥ūA舯救怂徒谎宦畚牡母从〖虻缱游档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布ǹ授权河海大学研究生院办理。日
第一章绪论问题的提出渗流分析的主要任务有关的主要问题有:土石坝与堤防的管涌、流土现象;岩体的裂隙渗流;坝肩的流土现象:土石坝的土体与岩基或混凝土的接触面间的接触冲刷现象;过大的集液体在孔隙介质中的流动称为渗流。渗透水流所占的空间区域称为渗流场。渗流场最基本的表征量有两个:水头和流速,前者是标量,后者是矢量。渗流按其运动要素是否随时间变化可分为稳定渗流和非稳定渗流。稳定渗流也称为定常渗流,其基本表征量均不随时间变化;非稳定渗流也称为不稳定渗流、瞬变渗流或非定常渗流,其基本表征量是随时间变化的。渗流问题的研究在水利水电工程、石油开采、地下水资源的开发利用、排水和灌溉、水力学、水文地质、土壤科学及环境工程等领域中都占有十分重要的地位。解放后,我国进行了大规模的水利工程建设,目前,水利水电工程中与渗流绕坝渗流;闸基渗流“异常现象”;地下厂房的围岩渗流问题;反滤层中的接触中流量和流速对坝基和坝体的冲刷破坏:过高的坝基扬压力和孔隙水压力对坝体和坝基稳定性的影响;水位骤升、骤降对土石坝及堤防渗流场的影响导致迎水面崩塌等。另外,在交通、桥梁、矿山等工程建设和维护中,地下水渗流问题也是工程设计和施工中必须考虑的关键问题之一。如在交通工程中,地下及山体隧道建设,包括目前在国内外大型城市中正在建设和运行的地铁工程,在地质和水系条件复杂时,地下水分析及控制显得异常重要。在桥梁工程中,深基坑开挖工程不可避免,但如何避免基坑渗透变形破坏及地下水集中大强度渗漏造成基坑淹没,首先必须在准确计算渗流场的基础上进行基坑防渗及排水设计。在矿山工程恐校蜓姨宀啥贾碌叵滤械钠胶獗淮蚱疲叵滤脑艘频贾驴缶兔弧岩溶塌陷以及采区地表沉陷等灾害时常发生,为了对此类地质灾害作出精确的预测预报,需要对采动岩区的渗流场进行精确计算。无论是对将建、在建的水利工程进行地下水渗流控制设计及修正,还是对已建水利工程的渗流控制作用进行监控和评价,或者是对病险坝库进行除险加固论证时,首先必须准确计算相应时段和区域的渗流场分布。渗流研究的任务主要包括渗流参数的确定,渗流数值计算和渗流安全评价。渗流参数一般通过试验、参数反演或两者相结合的方法获得。渗流计算的主要目的是确定渗流场的水头、流速分布、水力梯度和渗流量等基本物理量,并根据这
渗流分析