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《岩土力学》2017,(9):2465-2472
在堤基管涌发展机制的研究中,需考虑管涌通道四周破坏扰动松散层的影响。目前针对松散层渗透特性变化的定量试验数据较少。基于此,通过一维垂直向上渗流作用下均匀砂的渗透试验来研究临空面表层土体的松散过程和渗透特性变化情况。砂样垂向渗透变形发展过程中伴随着临空面表层土体松散破坏和松散层逐渐向深部扩展的过程。通过分析砂样沿程水头分布的调整变化情况得知,松散表层土体的渗透系数分布呈突变形式,即临空面松散薄层的渗透系数远大于其下松散砂层的渗透系数。由此类推,管涌通道边壁四周松散薄层的渗透系数远大于砂样整体渗透系数,松散层的存在使得管涌通道尖端坡降并不会达到很大值。这一点认识对管涌发展机制的研究至关重要。 相似文献
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以随机理论为基础,把岩土体渗透系数视为随机变量。根据渗透系数的概率分布,把岩土体视为按概率分布的不同渗透系数介质的混合体,不同渗透系数介质对渗流场产生贡献的大小由其概率的大小来确定。在确定岩土体渗透系数后,通过渗流方程就可求出不同渗透系数作用下区域内的水头分布和断面流量,再根据渗透系数的概率大小进行叠加,求出整个区域内的水头分布和断面流量。工程实例表明,该方法较确定性有限元法误差小,可作为渗流计算的又一方法用于渗流分析。 相似文献
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为分析定流量条件下回灌堵塞对井周含水层渗流响应的影响,采用指数形式的渗透系数衰减方程反映堵塞作用下井周含水层渗透特性的时变效应,建立了考虑堵塞效应的定流量非完整回灌井流力学模型,采用变量代换、Laplace变换和有限余弦Fourier变换得到了井周含水层中水位抬升在Laplace空间的解,应用Stehfest数值逆变换方法获得了实时空间内的水头抬升和回灌压力。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数Kr,∞会增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,并加剧含水层达到拟稳态时的渗流响应;较大的渗透系数衰减指数λ仅增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,但不影响含水层达到拟稳态时的渗流响应;因Kr,∞和λ不同而引起的水头差在井筒处达到最大值并沿径向距离逐渐减小。研究结果可以为定流量回灌中井周含水层堵塞的识别与预测提供理论依据。 相似文献
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堰塞坝是由于崩塌、滑坡、泥石流等形成的天然坝体,不同于人工土石坝,堰塞坝坝体结构松散,颗粒级配不均匀,在较高水头作用下坝体可能发生渗透破坏而导致溃坝,严重威胁下游人民群众的生命及财产安全。由于堰塞坝存在较大粒径颗粒,常规的渗透试验装置难以满足要求,本文研制了直径为60cm的大直径渗透试验仪,进行了不同堰塞坝级配材料的渗透破坏试验,并探讨了堰塞坝体材料渗透特性的主要影响因素。研究发现:（1）堰塞坝材料的渗透破坏形式取决于材料级配,粗颗粒含量较多时为管涌破坏,细颗粒含量较多或粒径缺失时为流土破坏;（2）堰塞坝渗透系数随干密度的增大而减小,主要取决于细料填充粗料孔隙的程度,单独使用不均匀系数或曲率系数不适用于评价渗透系数的变化;（3）基于试验数据提出了用于堰塞坝渗流破坏形式的判别公式,并推导出堰塞坝管涌破坏的临界水力坡降计算公式。 相似文献
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孔隙的存在是岩土类介质材料结构的本质特征,它不但改变了岩土体的力学特性,而且严重影响着岩土体的渗透特性。大多数经典的渗流理论中,多孔介质模型都假定孔隙率和渗透系数是与时间无关的材料常数。实际上由于淘涮、侵蚀、冲刷等原因,它们是随时间和坐标变化的,同时又与孔隙中的压力、流速等因素有关。基于孔隙率和损伤变量之间的定量关系,从连续损伤力学的角度对多孔介质岩土材料的渗流力学特性进行了研究。首先,对传统的达西定律形式进行修正,提出了孔隙介质完备有效的达西定律（模型）;然后,对该模型中渗透参数的特性进行了讨论和分析,得出了一些有益的结论。 相似文献
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基于Biot动力固结方程,应用Novak薄层方法研究了饱和土中单桩在水平冲击荷载作用下的动力响应问题。首先引入势函数对方程解耦,再通过算子分解和分离变量法,结合初始边界条件,并联立桩基振动微分方程,推导了Laplace变换域内桩身位移函数及内力表达式。采用Laplace逆变换的优化模型求得了时域内瞬态响应的封闭解。将该解退化到单相介质条件下的桩顶位移-时间曲线与已有的边界元方法的结果基本吻合,验证了解答的正确性。参数分析结果表明：桩-土模量比、长径比、渗透系数对桩身位移均影响显著,而同条件下长径比超过一特定值后则影响较小,且桩土模量比是影响桩身弯矩大小及其分布的重要参数。 相似文献
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轴对称多层可压缩渗透各向异性岩基固结分析 总被引：1，自引：0，他引：1
从轴对称固结基本方程出发,通过对时间t、坐标r的Laplace-Hankel变换,再对坐标z的Laplace变换,得到三元一次方程组,解此方程组,并进行Laplace逆变换,得到了单层可压缩渗透各向异性岩基轴对称固结问题的传递矩阵,然后利用传递矩阵法,结合层间连续性条件和边界条件,得到了多层可压缩渗透各向异性岩基轴对称固结问题在积分变换域内的解。最后应用Laplace-Hankel逆变换技术得到轴对称固结问题在物理域内的理论解。编制了相应的计算程序,并进行了数值计算与分析,讨论了可压缩性和渗透各向异性对岩基固结的影响,结果表明：可压缩性越大,岩基瞬时沉降越大;渗透各向异性对固结过程影响明显,但对初始和最终沉降的影响很小。 相似文献
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缺级粗粒土管涌类型的判别方法 总被引：1，自引：0，他引：1
利用大型渗透变形仪,对不同最大粒径和细粒含量的缺级粗粒土的渗透破坏特性进行了系统的试验研究。研究结果表明,缺级粗粒土在细料含量小于30 %的情况下都发生管涌型渗透破坏,基本符合前人提出的判别流土和管涌的准则。管涌破坏的类型可划分为发展性管涌和非发展性管涌两种,采用刘杰和康德拉且夫对发展性和非发展性管涌的判别方法都不能区分本次试验的管涌破坏类型。在康德拉且夫提出的判别粗粒土管涌类型的方法的基础上,考虑细料对粗料孔隙的填充程度及试样中缺级颗粒百分含量的影响,建立了缺级粗粒土管涌类型的判别式,为缺级粗粒土管涌类型的判别提供了新的思路和方法。 相似文献
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以往的非饱和土砂井地基研究中未考虑砂井的涂抹作用,均按理想砂井进行研究。然而在实际工程中,施工的扰动会导致砂井内壁附近的土体渗透性减弱,从而影响地基的固结。针对这种情况,本文以均布荷载作用下非饱和土砂井地基为模型,考虑涂抹作用,并将其形成的边界假设为半渗透边界;引入Bessel函数,根据超孔隙压力的耦合控制方程推导了半渗透边界条件下非饱和土砂井地基在Laplace变换域内的固结半解析解,并且采用Crump方法进行Laplace逆变换,得到了时间域内的解;将该砂井地基模型退化为理想砂井模型,与现有文献结果对比,验证了本文研究方法的可靠性。最后通过算例来考察半渗透系数对非饱和土砂井地基固结特性的影响。研究表明,半渗透系数对砂井地基的固结有着重要的影响,且半渗透系数越大,超孔隙压力消散越快。 相似文献
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得到了地下结构在水平地震作用下的动力运动方程,利用拉普拉斯变换和结构的对接条件,得到了求解待定系数的超越方程。利用拉普拉斯逆变换得到了结构的位移表达式和确定拉普拉斯参数极点的方程。进一步研究发现,拉普拉斯变换参数s与结构频率ω之间存在某种特殊的关系:s2=?ω2。为了避免确定待定系数及拉普拉斯参数极点时求解复杂超越方程的困难,建议通过数值的办法先把结构体系的频率求出来,再通过拉普拉斯逆变换留数定理求解结构的位移和内力。 相似文献
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This paper develops a semi-analytical solution for the transient response of an unsaturated single-layer poroviscoelastic medium with two immiscible fluids by using the Laplace transformation and the state-space method. Using the elastic–viscoelastic correspondence principle, we first introduce the Kelvin–Voigt model into Zienkiewicz’s unsaturated poroelastic model. The vibrational response for unsaturated porous material can be obtained by combining these two models and assuming that the wetting and non-wetting fluids are compressible, the solid skeleton and solid particles are viscoelastic, and the inertial and mechanical couplings are taken into account. The Laplace transformation and state-space method are used to solve the basic equations with the associated initial and boundary conditions, and the analytical solution in the Laplace domain is developed. To evaluate the responses in the time domain, Durbin’s numerical inverse Laplace transform method is used to obtain the semi-analytical solution. There are three compressional waves in porous media with two immiscible fluids. Moreover, to observe the three compressional waves clearly, we assume the two immiscible fluids are water and oil. Finally, several examples are provided to show the validity of the semi-analytical solution and to assess the influences of the viscosity coefficients and dynamic permeability coefficients on the behavior of the three compressional waves. 相似文献
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Normalized, coupled governing equations for one-dimensional thermal consolidation problems are established. The non-dimensional coefficients of thermal consolidation and thermal diffusivity are defined accordingly. An analytical solution is deduced by using the Laplace transform and the Gauss–Legendre method of Laplace transform inversion. The responses of saturated porous media subjected to cyclic thermal loading are studied. The evolution of temperature, pore pressure and displacement from instantaneous state to quasi-steady state, with elapsed time, are analysed. The characteristics of cyclic fluctuation and the attenuation of the field variables with increased depth are also analysed. The influences of the permeability of media on thermal responses are discussed. 相似文献
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对渗透各向异性土层中的圆形围堰渗流场进行解析研究。将圆形围堰周围渗流场分为3个区域,通过坐标变换以及将边界条件齐次化后,用分离变量法分别得到柱坐标系下3个区域的水头分布级数解形式,结合区域间的连续条件,并利用贝塞尔函数正交性得到渗透各向异性土层中圆形围堰稳态渗流场的显式解析解,与Plaxis2D软件的计算结果进行对比,验证了解析解的正确性。基于解析解,进一步推导出了涌水量、出逸比降公式,并与不同方法的计算结果作了对比,最后对稳态渗流情况下的水压力进行了计算分析。结果表明：相比于其他近似法,解析解求取的流量、出逸比降以及渗流情况下水压力与数值计算结果高度吻合;渗流水压力会随着围堰半径、纵横向渗透系数比值的增大而减小,而后逐渐趋近于一个稳定值。 相似文献
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基于渗流和管流耦合的管涌数值模拟 总被引：6，自引：0，他引：6
堤坝地基的渗透变形过程实际上是“土中水”转变为“水中土”的过程。在渗透变形发生的集中管涌通道区域,采用常规渗流分析理论,单纯增大管涌通道渗透系数的方法是不太合适的。在未发生渗透变形的区域,用常规渗流理论计算;在管涌通道区域,用管流理论,公共边界上两者之间水头相等、流量大小相等且方向相反,能够较好符合渗透变形的发展规律。为了适应计算过程中内部边界条件不断变化的特点,采用无网格法伽辽金法（element free Galerkin method,EFG）对渗流场进行计算。算例计算表明,这种渗流-管流耦合的方法能够模拟管涌通道绕过防渗墙等复杂的发展过程。 相似文献
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Transient dynamic response of multilayered saturated media subjected to impulsive loadings 
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下载免费PDF全文 This paper presents a stable and efficient method for calculating the transient solution of layered saturated media subjected to impulsive loadings by means of the analytical layer element method. Starting with the field equations based on Biot's linear theory for porous, fluid‐saturated media, and the seepage continuity equation, an analytical layer element for a single layer is established by applying Laplace‐Hankel integral transform. The global stiffness matrix in the transform domain for a layered saturated half‐space subjected to a transient circular patch loading is obtained by assembling the layer elements of each layer. The displacements in the time domain are derived by Laplace‐Hankel inverse transform of the global stiffness matrix. Numerical examples are conducted to verify the accuracy of the method and to demonstrate the influences of type of transient loading, buried depth of loading, permeability, and stratification of materials on the transient response of the multilayered saturated poroelastic media. 相似文献