改进的有自由面非稳定渗流分析复合单元渗透矩阵调整法

应用连续的罚函数,提出了一种改进的自由面边界条件渗流分析复合单元渗透矩阵调整法,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,应用于上海地铁4号线董家渡隧道修复基坑降水工程的优化设计,解决了基坑降水过程中复杂三维渗流场的高效精细模拟问题,同时预测了基坑中心水位降至地面以下40 m,位于承压含水层顶面以下,基坑内外自由面落差很大时基坑周边渗流场以及地面沉降的分布特征.     

深基坑开挖中饱和-非饱和土体渗流-沉降的耦合分析

基于饱和-非饱和土体渗流理论,以及土体渗透系数与基质吸力之间的相互联系,将基坑非稳态渗流场的动态变化在时间和空间上进行离散,分别引入到基坑降水的应力应变分析中.以Fredlund非饱和土理论和Mohr-Coulomb屈服准则为基础,采用土体弹塑性本构模型,对高水位地区深基坑开挖采用井点降水措施引起的基坑渗流场的变化及地表沉降进行了数值模拟分析,得出不同降水条件下渗流场的变化规律以及渗流-沉降的内在联系.     

黄河龙口水利枢纽库坝区渗漏三维有限元分析

应用三维等参数有限单元法,对黄河龙口水库库坝区周围一定范围的初始渗流场、万家寨蓄水后的渗流场及龙口工程蓄水后的渗流场进行了数值模拟,并计算了相应的渗流量。     

工程措施影响滑坡地下水动态的数值模拟研究

大多数滑坡的发生与地下水活动有关 ,地下水的动态变化直接关系到滑坡的稳定性状况。因此 ,在滑坡治理工程中 ,首先需要研究各种影响因素和工程治理措施对坡体地下水位的影响方式 ,从而正确分析滑坡成因机制和制定合理的滑坡治理方案。基于工程滑坡实例研究 ,利用数值模拟 ,揭示了滑坡治理工程中地下排水洞的排水效果 ,分析了地表水集中入渗和设置抗滑桩后地下水渗流场的变化特征。表明数值模拟研究 ,可以有效地揭示工程措施及主要影响因素对滑坡地下水动态的影响方式 ,为滑坡治理奠定必要的基础     

福州轨道交通建设中的岩土工程问题

由于福州盆地工程地质条件的复杂性以及隧道工程的特殊性,在福州轨道交通建设过程中将遇到大量环境岩土工程问题。主要的环境岩土工程问题有:(1)隧道掘进范围内的承压含水层。承压含水层富水性、透水性强,由于开挖深度大,必须考虑下部承压水的影响,避免产生基坑突涌问题。砂砾卵石层直接覆盖于基岩裂隙热水上,受热水构造带高温热水的直接补给以及热传导,地下轨道交通建设对地热场是否存在影响以及地热对轨道交通的影响需要深入研究。(2)软土的大变形与低强度。导致地基失稳与土体结构强度破坏。(3)深大基坑开挖施工引发的可能灾变。基坑开挖易产生滑塌、流泥、突水(涌)、地表沉陷等问题,必须采取有效的支护措施,避免基坑失稳而影响工程安全及周边环境。对这些环境岩土工程问题,应加强勘察新技术的应用,查明建设场地岩土工程地质条件; 采用人工地层冻结法、桩基托换技术进行施工; 开发和利用适合本地区岩土条件的新技术、新工艺,如新型桩、新的止水、降水措施等基坑支护新技术,以及采用信息化施工新技术。     

采动对承压底板断层活化及突水危险性的影响分析

随着煤炭开采深度的增加，受奥灰岩溶底板高承压水的威胁日趋严重，矿井突水事故的频率不断增加，尤其是含断层构造的奥灰岩溶承压底板的情形。本文建立弹塑性多孔介质渗流应力耦合模型；并基于此耦合模型，应用多物理场数值模拟软件COMSOL Multiphysics和MATLAB软件编程，结合徐州某矿突水实例，分析了采动影响下承压采...     

水垫塘三元流态及消能特征的数值和实验研究

采用数值模拟和实验测试相结合的方法对水利工程中高拱坝泄洪水垫塘三元流场进行研究．获得了详细的流态特征，得到了水垫塘三元典型流态概化图．研究了水垫塘消能特性，并据此将塘内水体划分为剪切消能区、撞击消能区和混掺消能区．计算和实验所得的速度场及底板最大冲击动压相比较，二者基本一致．     

基于区域分解算法的地下水耦合模型及其应用

根据岩体中不同区域裂隙发育规模的差异分为连续区域和离散区域,在不同区域中使用不同的地下水运动数学模型,应用区域分解算法来解决这类问题。其中连续区域采用了等效连续介质模型,离散区域采用了随机裂隙网络模型,通过区域公共边界上水位和流量连续的条件将两模型耦合求解。将基于区域分解算法的耦合模型应用于锦屏水电站坝址区三维渗流场的模拟中,通过钻孔观测水位和计算水位的对比发现,该方法是有效的,能够应用于实际工程。     

大型滑坡地下水系统的概念模型——以长江三峡库区宝塔滑坡为例

本文以中国长江三峡工程库区大型滑坡——宝塔滑坡为例 ,在地质结构研究的基础上 ,尝试通过地下水动力场、水化学场、水温度场和水的环境同位素的调查研究 ,查清地下水补给、径流、排泄条件和地下水随外界因素 (降雨、水库蓄水和人为入渗、排水等 )变化的规律 ,从而建立滑坡地下水系统的概念模型。这既是滑坡的地下水预测和变形预测的必要基础 ,也为滑坡的治理指明了方向。     

深厚覆盖层在水库蓄水后渗流场变化情况下稳定性分析

渗流场对深厚覆盖层的影响主要表现在渗水对覆盖层的物理化学以及力学方面的作用。本文以金沙江鲁地拉水电站库岸典型地段的深厚覆盖层在蓄水后的稳定性为研究实例。在现场深入调查,查明地质结构、深厚覆盖层的物质组成、分层特征、粒度组成、物理力学性质及渗透参数的基础上,利用三维有限元程序对覆盖层的变形破坏进行了计算,分析水库蓄水后渗流场的变化对深厚覆盖层的影响。分析结果表明,江水抬高5m后,渗流场发生变化。受渗透压力的作用,覆盖层在平行河流和垂直河流方向变形位移不同,平行河流方向最大变形量为50cm,垂直河流方向的最大变形量为133cm,地面最大沉降量为188cm,如此大的变形将会造成覆盖层的变形破坏,进而影响其上部建筑物和公路的安全。     

双重孔隙介质THMM耦合模型及其有限元分析

建立了一种饱和-非饱和遍有节理岩体的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力-迁移耦合模型,其特点是应力场和温度场是单一的,但具有不同的孔隙渗流场、裂隙渗流场和孔隙浓度场、裂隙浓度场,以及可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率和刚度对本构关系的影响;并开发了相应的二维有限元程序.针对一个假定的高放废物地质处置库,就岩体为非饱和双重孔隙-裂隙介质和放射性核素泄漏的情况进行了数值分析,考察了岩体中的温度、负孔隙水压力、饱和度、地下水流速、核素浓度和主应力的状态.结果显示:孔隙和裂隙中的负水压力及核素浓度呈现不同的变化、分布;尽管裂隙水饱和度平均仅为孔隙水饱和度的1/10,但因裂隙的渗透系数比孔隙的渗透系数大4个数量级,故裂隙中地下水的流速约是孔隙中相应值的3倍;孔隙和裂隙中核素浓度的量值接近.     

西安市黑河水库左坝肩渗漏三维数值模拟及坝肩坡体稳定性分析

直接针对西安市黑河水库左坝肩渗漏这一重大工程实际问题展开研究与计算。应用三维有限差分方法对左坝肩单薄山梁的初始渗流场、蓄水后的渗流场进行了数值模拟 ,分析渗漏方式、计算相应的渗漏量 ,并通过计算说明了断层是集中渗漏通道。而后利用三维数值计算提供的水位值 ,应用极限平衡分析法 ,对左坝肩岩质斜坡稳定性进行计算与分析 ,计算结果对实际工程的决策与治理提供重要的依据。     

"m"法在基坑开挖应用中的改进

深基坑开挖工程中，支护结构的强度设计和变形计算是保证顺利开挖进行的关键技术，“m”法以其计算参数选取简单，能模拟分级开挖，计算结果较为合理等优点而被广泛应用于基坑开挖挡墙受力计算分析中，文中通过理论分析开挖卸栽对被动土压力计算的影响，并利用实测资料对m值进行反演分析，指出了“m”法应用中基坑开挖中的不足，提出了考虑卸栽效应的适用于基坑开挖挡墙受力变形分析的改进的”m”法，并通过某一实际工程对改进的“m”法进行了初步验证。     

库水浸泡后滑坡体中水分布的实验研究

建立了室内模拟库拟库水浸泡后滑坡体内水润湿的渗流实验装置，根据清江茅坪滑坡的地形、地貌以及岩土混合比例，填制了岩土体实验模型。模拟了水位在涨至模拟坡体凌空面一半高度和水位漫过凌空面达到第一平台高度时，坡体内的水分布情况，在水位降落实验过程中，岩土体部分失稳。证明了润湿滞后在降水期滑坡中起主要作用。     

水力耦合作用下煤矿井壁结构的竖向承载特性试验

为掌握深厚含水层段地下水渗流-应力耦合作用下钢筋混凝土井壁结构的竖向承载特性,根据相似理论设计出了4组模型试验,并在同组试验中增设对照试验;研究了不同强度井壁混凝土在考虑与不考虑水力耦合作用下的力学性能差异以及水力耦合作用下井壁结构的应力变形特征与竖向极限承载力的变化情况。结果表明:地下水渗流-应力耦合损伤影响程度与井壁混凝土强度有关;随着混凝土强度提高,相应地,抗渗性与密实度亦得到提高,地下水渗入混凝土内部的难度增加,从而使耦合损伤影响程度减弱。结合极限平衡理论对井壁结构的受力机理展开了分析,根据理论推导和试验结果共同建立了水力耦合作用下井壁结构竖向承载力计算公式,理论值与试验值偏差范围为0.39%～2.05%,此结果可为该类井壁结构的竖向承载力设计提供依据。     

刚性环梁支撑圆形基坑支护结构变形解析解

将圆形基坑支护结构视为弹性圆柱壳，利用广义Delta函数和Heaviside函数，基于圆柱薄壳轴对称弯曲变形的控制方程，利用Laplace变换及其逆变换，得到了具有任意数目刚性环梁支撑的圆形深基坑支护结构变形的解析解．在此基础上，以某一圆形基坑工程为背景，分析了基坑底部混凝土底板、支护结构底部边界条件、基坑开挖深度以及支护结构的几何和物理参数等对支护结构变形和内力分布的影响，结果表明：随着基坑半径和挖掘深度的增大，支护结构的位移和内力增大，但随着支护结构厚度的增加，径向位移减小，而内力增加．同时，随着支护结构弹性模量的增加，基坑位移减小，但内力几乎没有变化，这些结果为圆形基坑支护结构设计提供了理论依据和指导．     

深基坑支护方案设计与数值模拟分析

深基坑桩锚支护中锚杆的布置形式对支护效果有较大的影响。本文以某深基坑支护方案为背景,结合不同工况,采用有限差分软件FLAC3D模拟分析锚索预应力、锚固段长度、锚索竖向间距、锚索入射角与基坑最大侧向位移和锚索最大轴力的曲线关系,得出锚索布置对支护效果的影响规律。结果表明:通过施加适量预应力可较好地改善基坑侧向变形;在满足锚固锁定能力的前提下,可适当减少锚固长度以减小锚索轴力值;竖向间距并非越小越好,应以改善支护桩受力为前提;锚索入射角较小时对锚固支护有利,但应考虑场地条件。通过对支护方案的补充分析,以期为今后类似深基坑支护方案优化设计提供借鉴,从而达到减少建设成本的目的。     

近自由面水下爆炸冲击载荷特性三维数值模拟

基于三维SPH 方法,对传统链表搜索算法进行了变光滑长度改进,并提出了具有较好稳定性的多 相物质交界面的处理方法,模拟了三维无限域水下爆炸问题,验证了改进的三维SPH 方法模拟水下爆炸问题 的可行性和有效性。在此基础上,建立了水下爆炸三维数值模型,模拟了近自由面水下爆炸过程,研究了冲击 波传播特征、自由面下压力场和能量场特性以及水柱的产生过程。结果表明:自由面可将冲击波压力峰值和 压力冲量最大衰减到1/3和1/7;爆深的增加会导致压力比和冲量比的等值柱面曲率变小,产生的水柱也逐 渐由破碎的喷柱向高而窄的水冢过渡。     

露天矿边坡饱和渗透系数随机场数值模型研究

为分析强降雨入渗及渗透系数空间变异性对闭坑露天矿边坡渗流场的影响程度，基于非饱和渗流理论和随机场理论，采用非侵入式随机方法，通过FISH语言编写非饱和区单元饱和度、渗透系数与基质吸力的修正函数，建立饱和-非饱和渗流随机场模型，开展强降雨作用的高大陡深岩质边坡渗流特征研究。研究结果表明，修正饱和-非饱和渗流随机场模型能够准确地描述露天矿边坡的降雨入渗过程。且降雨入渗主要影响到露天矿边坡浅层渗流场。随降雨持时变化，在坡面与地下水位线之间形成包围的且逐渐缩小的非饱和区。坡面最早出现暂态饱和区且厚度逐渐增加，但增幅逐渐放缓。同时坡面点孔隙水压力最早达到稳定值零，离坡面越远的点孔隙水压力达到稳定值零的用时会越长。该结论可为闭坑露天矿边坡的地质灾害风险预测提供参考意义。     

排桩冻结法深基坑施工监测与反馈分析

对于润扬大桥南锚碇排桩冻结法深大基坑,冻结作用使基坑的受力过程变得更为复杂,根据排桩冻结法基坑结构和场地工程地质条件,建立了大型安全监测系统。本文介绍了润扬大桥南锚碇场地工程地质条件、排桩冻结法基坑的结构和南锚碇基坑监测方案、分析了南锚排桩冻结法深基坑各项监测数据的变化规律,包括侧向土压力、内支撑轴力、排桩钢筋应力和排桩水平位移随时间变化规律,并基于施工监测进行了反馈分析,保障了南锚碇排桩冻结法深基坑的安全与稳定。监测结果分析表明,排桩冻结法是基坑工程的一种可行的施工工法,润扬大桥南锚碇排桩冻结法深大基坑的成功实践为今后类似工程的建设积累了宝贵经验。