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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 187 毫秒
1.
周斌  严俊  刘斯宏  杨茂盛 《岩土力学》2018,39(1):349-355
含自由面的无压渗流问题本质上是一类非线性自由边值问题,固定网格的结点虚流量法在全域范围内不断扣除虚域流量贡献,从而使该问题得到求解。它具有网格依赖性小、出逸点收敛快等优点,但其内在理论基础尚未被完全揭示。通过引入互补型约束条件建立了结点虚流量法和Signorini型变分不等式提法的等价性桥梁,在此基础上引入过渡区放大系数 对自由面判别准则进行优化,并以砂槽模型试验为例进行验证。对比结果表明,优化后算法数值稳定性更好,计算结果与试验数据吻合度更高。研究成果为超大规模网格的渗控结构优化设计提供了有效分析手段。  相似文献   

2.
《岩土力学》2017,(3):762-768
Signorini型变分不等式在求解有出渗点的渗流自由面问题时,消除了出渗点的奇性,克服了网格的依赖性。在迭代求解过程中多采用约束迭代法,这种数学约束比较严格,对于自由面穿过的单元计算不容易收敛,会造成结果在两种解中震荡。笔者在变分不等式的基础上修改了迭代公式,对数学约束进行了修改,建立了变带宽的迭代方法。通过修改迭代算法提高了Signorini型变分不等式方法的数值稳定性,同时减少了迭代时间。地下厂房开挖后地下水会从洞室的边墙渗出,临界出渗点的确定对分析渗漏量和排水孔效果起到关键作用。通过对工程中开挖边界和排水孔边界的渗流计算模拟分析,证明了改进迭代算法后的Signorini型变分不等式在复杂非线性强的三维渗流计算中收敛性较好。  相似文献   

3.
孙中秋  谢凌志  刘建锋 《岩土力学》2014,299(2):441-448
逾渗是一种分形模型,利用声发射点定位盐岩内部破坏网格来建立逾渗模型,可以分析三轴压缩条件下盐岩逾渗特征以及损伤演变发展。研究发现,各试样逾渗模型团簇(cluster)数与最大团簇占有率关系曲线斜率在70%应力峰值后基本相等,利用最大团簇沿试样轴向的延伸来描述裂缝的扩展规律,并通过最大团簇在轴向的延伸终点得到了各试样逾渗的临界破坏比率,它对于研究渗透陡增点非常重要。提出利用逾渗关联长度(关联长度?代表处于同一团簇中的两个点的平均距离)确定试样损伤起始点,并通过计算逾渗模型破坏比率得到损伤变量,它和基于AE振铃计数以及AE能量计算得到的损伤变量结果相近。研究结果表明,逾渗可以形象地表述岩石内部破裂过程和损伤情况,为研究岩石破坏失效及裂缝衍生发展提供了新的思路。  相似文献   

4.
航磁异常总梯度模反演方法的实用化改进及软件研制   总被引:5,自引:2,他引:5  
通过采用网格数据文件按列与分块随机存取技术,使得大数据量网格位场异常总梯度模的计算及数据极值点的自动搜索和连续追踪反演成为可能;提出自动搜索出总梯度模网格数据极大值点后沿异常走向方向连续追踪相邻极大值点串的做法,所获极值点串的连线能够更直观和有效地反映磁性或密度地质体与构造边界(或中心)的水平位置.经实用化改进研制的反演软件,其模型及实际数据计算均获得较好的预期效果.  相似文献   

5.
渗流分析中排水孔模拟的叠单元法   总被引:2,自引:0,他引:2  
排水孔是重要的渗控措施,如何准确模拟排水孔的作用是渗流分析中的关键问题之一。目前普遍采用排水子结构法,但由于子结构网格依存于整体网格,在解决复杂工程问题时网格划分难度很大。文中提出一种新的排水孔模拟方法--叠单元法。对于含排水孔的结构,将其划分为不包含排水孔的整体网格以及各排水孔附近区域的局部网格,网格之间相互独立。然后,通过排水孔局部网格的外边界面的虚拟渗流,实现整体网格与排水孔局部网格的耦合。算例分析的结果表明,当排水孔局部网格范围大小取为整体网格单元尺寸的1~3倍,外边界面渗透系数取为材料渗透系数的102~103倍时,所提方法能够准确模拟排水孔的作用。由于叠单元法的网格划分简便易行,有望广泛应用于复杂工程问题的渗流分析  相似文献   

6.
在煤层气排采分析及数值模拟研究中,煤储层结构的三维建模是数值模拟和结果分析的起点,具有关键作用。三维长方体等传统网格,难以表达地层的起伏变化,角点网格具有表达起伏变化地层的优势。从煤层气动态可视化的角度出发,基于角点网格建立了煤储层三维地质模型。研究了角点网格模型的数据特点及生成角点网格的方法,采用C#编程语言并结合OpenGL图形接口,开发了煤储层三维可视化软件模型,利用该模型表达了山西省沁水盆地潘庄区块的煤储层地质构造。结果表明,角点网格适用于煤储层三维模型的构建,能较好的表达煤层的结构特征。   相似文献   

7.
武中强  刘长征  刘兰芳 《地下水》2013,(6):36-38,143
通过对白洋淀千里堤坝基强渗段渗流水文地质条件和渗流监测数据的分析,确定坝基强渗段的渗流边界及坝基渗流量的计算方法,并采用分段法计算出了坝基强渗段的渗流量,分析淀水位、截渗沟水位与渗流量三者之间的相互关系,提出千里堤坝基渗流安全的主要影响因素及相应建议,为保障千里堤的安全稳定运行提供技术依据。  相似文献   

8.
宋飞  张嘎  张建民 《岩土力学》2007,28(Z1):286-290
面板堆石坝的坝料在填筑过程中由于碾压等原因而表现出较强的各向异性。采用固定网格有限元全场各向异性渗流分析方法,对积石峡面板堆石坝进行了正常和面板出现裂缝等非常工况条件下的二、三维渗流分析,计算了大坝渗流量和渗流场,探讨了面板裂缝的位置对渗透的影响。计算结果表明,在正常工况条件下,大坝具有良好的渗透稳定性。面板不同的裂缝位置对大坝渗流影响不同。  相似文献   

9.
针对目前重力式挡土墙抗滑稳定性计算方法中存在的缺陷,将挡土墙入土部分划分成小网格,遍历搜寻出抗倾覆稳定系数最小的点,此点就是挡土墙的实际倾覆转动点所在的位置,根据此转动点的位置,将挡墙两侧的土体划分成四个部分分别计算各部分土压力,再结合墙底与地基土摩擦力的分析,推导出改进的墙体抗滑动稳定系数的计算公式。还通过改变墙体的几何参数,分析了最小抗倾覆转动点的位置和墙体抗滑稳定性系数随墙体宽度、挡土墙入土深度等的变化规律。  相似文献   

10.
在MapGIS中自动生成地球化学等值线时,用三角剖分方法能最大程度地保留原始信息,但其图面可视化效果差,后期修改整饰的工作量巨大。用Gird网格化数据生成等值线,又会出现元素浓集中心和极值点位置存在一定程度的偏差和位移的情况,对后期的地球化学特征分析和异常查证工作带来了不便。经过研究发现,把离散采样点分析数据中的极值点提取出来,按照一定的阀值给极值点建立缓冲区,通过点对区空间分析,把规则网格数据中位置距离极值点较近,可能影响到三角剖分网优化效果的畸形网格节点剔除;再把离散的极值点数据和剔除了畸形网格节点的规则网格数据合并,进行三角剖分等值线追踪,很好地弥补了三角剖分生成等值线可视化效果差和网格化数据生成等值线出现浓集中心偏移的不足。该方法无需借助其他软件工具,在MapGIS中即可实现极值无偏移的地球化学等值线生成,既兼顾了制图精度,又满足了可视化效果,有很强的实用性。  相似文献   

11.
A numerical solution to seepage problems with complex drainage systems   总被引:2,自引:0,他引:2  
Seepage problems with complex drainage systems are commonly encountered in civil engineering, with strong non-linearity. A numerical solution based on the Finite Element Method combining the substructure technique with a variational inequality formulation of Signorini’s type is proposed to solve these problems. The aims of this work are to accurately characterize the boundary conditions of the drainage systems, to reduce the difficulty in mesh generation resulting from the drainage holes with small radius and dense spacing, and to eliminate the singularity at the seepage points and the resultant mesh dependency. Numerical stability and robustness of the proposed method are guaranteed by an adaptive procedure for progressively relaxing the penalized Heaviside function associated with the formulation of the discrete variational inequality. Two challenging numerical examples are presented to validate the effectiveness and robustness of the proposed method.  相似文献   

12.
对Signorini型变分不等式方法定义的罚Heaviside函数进行了改进,建立了自适应罚Heaviside函数,从而使Signorini型变分不等式方法的数值稳定性进一步得到改善,网格依赖性进一步得到克服。通过将Signorini型变分不等式方法应用于深圳市公明水库坝区渗流分析,论证了Signorini型变分不等式方法在复杂强非线性三维渗流问题中的适用性。  相似文献   

13.
By extending Darcy's law to the dry domain above the free surface and specifying the boundary condition on the potential seepage surfaces as Signorini's type, a partial differential equation (PDE) defined in the entire domain of interest is formulated for non‐steady seepage flow problems with free surfaces. A new parabolic variational inequality (PVI) formulation equivalent to the PDE formulation is then proposed, in which the flux part of the complementary condition of Signorini's type in the PDE formulation is transformed into natural boundary condition. Consequently, the singularity at the seepage points is eliminated and the difficulty in selecting the trial functions is significantly reduced. By introducing an adaptive penalized Heaviside function in the finite element analysis, the numerical stability of the discrete PVI formulation is well guaranteed. The proposed approach is validated by the existing laboratory tests with sudden rise and dropdown of water heads, and then applied to capture the non‐steady seepage flow behaviors in a homogeneous rectangular dam with five drainage tunnels during a linear dropdown of upstream water head. The non‐steady seepage flow in the surrounding rocks of the underground powerhouse in the Shuibuya Hydropower Project is further modeled, in which a complex seepage control system is involved. Comparisons with the in situ monitoring data show that the calculation results well illustrate the non‐steady seepage flow process during impounding and the operation of the reservoir as well as the seepage control effects of the drainage hole arrays and drainage tunnels. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

14.
卡拉水电站坝区渗流控制效应精细模拟与评价   总被引:1,自引:0,他引:1  
郑华康  张枫  李毅  陈益峰  周创兵 《岩土力学》2012,33(9):2743-2748
卡拉水电站坝址区河谷狭窄,岸坡陡峻,地质条件复杂,渗漏问题突出。为减小卡拉坝区渗漏并改善大坝的渗透稳定性,工程设计采取防渗帷幕、排水孔幕和排水洞等防渗排水措施。采用子结构、变分不等式和自适应罚函数相结合的方法(简称SVA方法),结合典型溢流坝段与坝区整体渗流场分析成果,评价卡拉大坝及坝基渗流控制方案的合理性,并论证其优化的可能性。研究表明:①防渗帷幕有效雍高了帷幕上游侧岩体内的地下水位、增加了绕坝渗流的渗径长度并降低了坝基的扬压力,排水系统则显著降低了坝体内的孔隙水压力以及坝基扬压力;②排水孔幕间距对坝体内的自由面分布有着显著影响,排水孔幕间距取3.0~4.5 m是合适的。  相似文献   

15.
This study presents a formulation for field problems using hybrid polygonal finite elements, taking steady state seepage through a porous material as the focus. We make comparisons with a conventional finite element formulation based on a single primary variable, focussing on the advantages of the hybrid formulation in terms of flux field accuracy and extension to convex polygonal shaped elements. For the unconfined case, we adopt a head dependent hydraulic conductivity that does not require remeshing. The performance of the hybrid polygonal element formulation is demonstrated through a series of numerical examples. The results show a sensitivity of the location of the free surface in unconfined seepage to mesh configuration for hybrid quadrilateral meshes with various aspect ratios, but not for hybrid polygonal meshes with various orientations and irregularity. Examination of the free surface location results for several conforming shape function options shows an insensitivity to choice of interpolation function, provided that it conforms with the assumptions in the formulation. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

16.
This paper proposed a numerical formulation for unsaturated flow problems with nonlinear boundaries of seepage face and soil–atmosphere interface via the concept of parabolic variational inequality (PVI) method. A unified unilateral boundary condition was first proposed to represent the conditions on the seepage face and soil–atmosphere interface boundaries within the partial differential equation (PDE) formulation. A PVI formulation mathematically equivalent to the PDE formulation was then proposed, which automatically transforms the flux part of the unified unilateral boundary condition into the natural boundary condition and eliminates the singularity at seepage points. By discretizing the PVI formulation, a finite element procedure together with an iterative algorithm was suggested. An existing experiment of unsaturated flow in a layered hillside and a laboratory test of unsaturated flow through sand flume performed in this study were used to validate the proposed method, with a good agreement between the measured and computed results and a satisfactory balance of mass being maintained during the simulations. The numerical results also indicated that the problem of mesh dependence associated with unsaturated flow simulations is well addressed with the proposed numerical method. Finally, the process of unsaturated flow in a soil slope with layers of horizontal drains subjected to rainfall/evaporation was further examined. The numerical results reveal that the deployment of drains in a soil slope can significantly lower the pore water pressure around the drains, with the bottom layer drains being most effective in controlling the seepage flow.  相似文献   

17.
裂隙网络无压渗流分析的初流量法   总被引:1,自引:0,他引:1  
姚池  姜清辉  叶祖洋  周创兵 《岩土力学》2012,33(6):1896-1903
借鉴初流量法的思想,引入初流速来抵消在裂隙网络干区实际不存在的流速,将Darcy定理扩展到整个区域,定义了在整个区域上的非线性边值问题,并将潜在溢出面边界条件归纳为Signorini型边界条件,建律了等价的变分不等式提法。通过结合连续型的Heaviside函数,给出了基于变分不等式的初流量有限元迭代算法,研制开发了相应的计算程序,通过两个典型算例验证了本文算法在求解复杂裂隙网络渗流自由面的有效性和鲁棒性。  相似文献   

18.
岩体裂隙网络非稳定渗流分析与数值模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
叶祖洋  姜清辉  姚池  周创兵 《岩土力学》2013,34(4):1171-1178
针对裂隙岩体的非稳定渗流问题,通过将Darcy定理扩展到包含干区的整个裂隙网络区域,并令潜在溢出边界条件为Signorini型互补边界条件,将湿区上的非稳定渗流问题转化为全域上的一个新的初边值问题。为降低试探函数选取的难度,建立与定义在整个裂隙网络区域上的偏微分方程(PDE)提法等价的抛物型变分不等式(PVI)提法,并给出裂隙网络非稳定渗流分析的有限元数值分析格式和迭代算法,与砂槽模型试验数据的对比分析,验证其有效性。最后,将文中发展的计算方法应用到含复杂裂隙网络的边坡非稳定渗流分析,计算结果很好地反映出边坡内部自由面随库水降落的变化规律,并能准确地描述裂隙网络内部渗流运动特征及流量分布的不均匀性。  相似文献   

19.
杨石扣  任旭华  张继勋 《岩土力学》2018,39(10):3875-3881
数值流形法在非连续变形分析领域具有独特优势。结合裂纹尖端场函数的基本概念,分析了水力劈裂破坏问题,模拟了水力劈裂破坏过程,避免了扩展有限元中的阶跃函数和水平集概念。为了避免裂纹尖端在单元内部不同位置而产生误差,对裂纹尖端附近一定范围内的每一个物理覆盖附加奇异覆盖函数。选取一个算例比较分析了内水压力对应力强度因子的影响,当考虑裂纹面内压时,定量分析比较了各因素对应力强度因子的影响大小,并应用于分支裂纹水力劈裂破坏。计算结果表明,改进后的计算结果与解析解相吻合。未考虑裂纹面内压,误差往往较大。考虑裂纹面内压后,随着裂纹长度的增加,误差逐渐减小;随着网格密度的增加,误差也逐渐减小。分支裂纹的渐进破坏结果表明该改进方法的可行性,具有较大的实际应用价值。  相似文献   

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