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《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
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逾渗现象广泛存在于大自然中,当物体中起决定性作用的关键变量变化至某一阈值时,其状态发生突变,此时关键变量的临界值称为逾渗阈值。岩石在水的作用下的损伤破坏过程中存在着逾渗现象,可通过重整化群的方法来研究。本文针对华南地区广泛分布的红层软岩,探讨了其在损伤过程中的逾渗现象与破坏的本质关联。通过对典型红层软岩的微观结构分析,概化出红层软岩的骨架构件和胶结物构件,建立红层软岩的重整化群模型的基本单元,将基本单元进行组合,建立出红层软岩的重整化群模型。根据重整化变换规则,推导计算出其逾渗阈值。研究表明:当红层软岩在荷载条件下的破坏临近逾渗阈值时,其内部结构发生大量破坏,软岩内部从无序损伤突变为有序损伤,继之损伤破坏加剧,由稳定破坏向非稳定破坏突变,最终导致其失稳破坏。研究对揭示红层软岩损伤破坏机理具有重要意义。 相似文献
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盾构法施工隧道地层变形时空统一预测方法研究 总被引：2，自引：0，他引：2
从经典的Mindlin弹性理论公式出发,基于盾构施工工作面推力为圆形均布荷载、盾构外壁与土层的摩擦力均匀分布等假定的基础上,考虑盾构施工推进过程中盾构机位置不断变化的实际情况,建立了盾构施工推进过程的力学计算模型,由此推导了盾构推进工作面附加压力以及盾构机外壁与土层摩擦力作用下隧道周边任意位置地层变形的计算公式。基于随机介质理论,充分考虑隧道开挖施工引起的地层变形的时间和空间发展过程,推导了盾构推进地层损失引起的地层变形计算公式。通过工程实例计算,对盾构隧道施工地层变形的时空变化过程进行了研究,计算结果同实测结果具有良好的一致性。 相似文献
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地层适应性盾构模型试验设计方法初探 总被引：7，自引：0，他引：7
盾构法施工已经广泛应用于城市地铁隧道、越江通道和地下管道等工程施工中,但是与不断改进的隧道施工技术相比,现有的盾构机设计理论尚不具有很好的地层适应性。为了改进盾构地层适应性设计理论和方法,有必要开展土体－盾构系统的基础试验研究。在此过程中,不可能将全部参数方案都作成样机一一通过现场对比试验来选定,这就需要利用模型试验来预测实物的性能。为此,需要建立模型试验的条件和被预测的实物所处的条件之间的某种关系,相似理论正是起到一种联系桥梁的作用。根据相似理论和模型试验方法,建立了土体-盾构机器之间的相似系统,并针对上海地区特定的软土地层,进行了相似模型试验方法的设计,即利用直径400 mm模型盾构机来模拟直径为6 340 mm原型盾构机,通过在人工配制的模型土壤中进行模拟掘进,记录下试验过程中盾构机及土体变形的有关试验参数,并据此形成盾构机的工作参数和地层物理力学特性之间的地层适应性理论。 相似文献
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地下水补给对河流水质模型的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
以经典的一维水质模型及其解为基础,将地下水对河流的补给作用作为河流水质模型的一项影响因子,利用迭加原理,给出受到沿途地下水补给影响下的河流水质模型的解析解.利用这一新解析解,定量研究地下水补给作用对河流水质模型参数的影响规律.地下水渗出(相当于一点污染源)进入河流后,在随河水向下游运移的过程中,其水质浓度也将发生衰减."连续线源"对河流水体中溶质衰减过程的影响,不简单等同于几个"点源"的迭加.含水层与河流间水量交换作用,更宜用"连续线源"去刻画.以颖河为例,河流两岸潜水补给对河流水质模拟计算的影响程度研究表明,地下水补给对河流溶质沿河变化规律的影响,理论上不能用"综合衰减系数k值"简单反映,而且它对k值计算影响相当大. 相似文献
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利用孔中温度场分布确定堤坝渗透流速的热源法模型研究 总被引：15，自引：1，他引：15
地下水温度场是研究地下水运动的一种良好的天然示踪剂。库水或河水发生集中的强渗漏时,由于库水、河水与地下水之间的温度差异,渗漏水必将对周围地层温度产生影响。本文对这种由于热源运动而产生的影响进行研究,将渗漏通道看作是一个线热源,利用虚拟热源法推导出了地层中过余温度公式,提出了一个利用孔中温度分布研究堤坝渗漏的简化模型。利用该模型可以计算出堤坝渗透流速,为工程加固提供科学依据。 相似文献
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河流、渠道在输水过程中,沿途不断地补给地下水,计算这部分河道渗漏补给量,是在进行平原区地下水资源计算中,确定综合补给量的一项主要内容。现行计算方法,主要是地下水动力学方法和经验公式法,但都离不开对有关水文地质参数的确定,在缺乏观测和实验的地区,采用这种方法计算是很困难的。本文利用水文学方法,从河道输水过程中的人渗规律入手,利用已有平原河道的水文观测资料,先用统计和相关法求出单位河长输水损失量的经验公式,再用初损——后渗法求出损失量补给系数,最后按河床质和河道流经地区的土壤岩性分类,给出分类的损失… 相似文献
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盾构在有地下水和无地下水地区开挖有很大的不同,特别是在高水位下施工时,因为渗透力的影响可能会引起工作面的不稳定,而在实际工程中,这种影响很少被考虑,从而低估了盾构施工的风险。本文根据渗流场和温度场的相似性,将ANSYS软件的温度场分析功能应用于渗流场的分析,并利用ANSYS软件自带的APDL参数化语言开发渗流力计算模块,渗透力首先在流场进行计算,然后将其作为应力边界条件施加于各节点进行应力和变形分析,探讨渗流力的存在对盾构隧道开挖面稳定的影响。基于此,作者提出一种考虑渗流的新的开挖面稳定性分析方法,使盾构水下掘进的设计施工更加合理。 相似文献
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软土隧道盾构出洞灾害的渗流应力耦合分析 总被引：2，自引：0，他引：2
对盾构出洞口涌水涌砂灾害问题作了分析。利用Midas-GTS软件,建立了盾构出洞施工的有限元模型。考虑盾构出洞施工的渗流-应力耦合效应,研究了盾构工作井外加固土体前方高水位工况下,地下水绕加固土体下卧土层的渗流规律以及加固土体前方原状土的沉降规律。研究结果表明,在假定井外加固土体完全隔水情况下,洞门涌水涌砂灾害的发生与否受到土体加固长度、井外地下水等因素影响;土体加固长度的增加对工程安全有利,但成本较高;地下水位的降低能有效减小盾构出洞洞门涌水灾害的发生,需综合考虑工程安全性、经济性和工期等来确定合理的施工参数。 相似文献
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超高层建筑的桩基础通常会打入到深度较大的承压含水砂土层中;在承压含水层的上方通常会进行超深基坑的开挖构建超高层建筑的地下室。为了保持超深基坑的基底稳定,需要在承压含水层中进行降水施工。由于深基坑存在大量的桩基础,基桩的存在会影响降水时地下水的渗流路径,继而影响土体的渗透性状。应用室内试验研究基桩对含水层渗流阻挡作用的机制。试验采用PVC管模拟基桩,将颗粒较均匀的砂土作为试验土体,通过室内渗流试验来研究基桩对地下水渗流的影响。试验结果表明,基桩对于地下水渗流有明显的阻挡效应：基桩的数量以及布置形式会对渗透效应产生较大的影响。考虑砂土体积置换率的有效介质理论可以用来分析矩形布置的基桩对渗透系数的影响,但对梅花形布置的基桩应用有效介质理论计算所得的渗透系数会有将近20%的偏差;其原因是梅花形布置的基桩,会使渗流路径增加。基于对渗流路径的分析,提出了考虑有梅花形布置的基桩存在时等效渗透系数计算的修正方法。 相似文献
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以地下水位线以下的石楼隧道典型三趾马红土围岩段为例,通过现场监测对三趾马红土围岩的体积含水量、孔隙水压力、围岩应力（土压力）、拱顶沉降与水平收敛进行了分析。在此基础上,通过原位大剪试验获得了可靠的围岩抗剪强度参数,并建立了隧道三维有限元数值模型,分别对考虑水-力耦合效应、不考虑水-力耦合效应的三趾马红土围岩变形规律进行了探讨,分析了孔隙水压力随着隧道开挖的变化和三趾马红土围岩位移场、应力场受水-力耦合效应的影响程度,并提出了围岩破坏变形机制。结果表明:（1）实测拱顶下沉大于围岩水平变形,围岩应力可分为增长期（ < 20d）、调整期（20~60d）、稳定期（>60d）3个阶段,且整体应力水平较高,下台阶含水量大于上台阶,孔隙水压力经历了由负变正的过程。（2）现场剪切试验所测围岩的黏聚力为64.0kPa,内摩擦角为27.7°。（3）数值分析表明,隧道开挖后孔隙水压力场变化十分明显,这是由地下水流速场的改变引起的,水力坡降在衬砌面附近最为明显,渗透动水压力导致土体产生一定的渗透变形;考虑水-力耦合后围岩剪应力、最大剪应变、拱顶沉降、水平收敛、底板隆起均较大。（4）受开挖及支护的影响,地下水产生渗流并依次经过拱顶、边墙,最终汇集于隧底;受开挖、地下水渗流的影响,围岩节理裂隙进一步扩张,成为地下水良好的运移通道;围岩的有效应力随着孔隙水压力的减小而增大,围岩的力学强度在土体趋于饱和状态时骤降,反过来,高有效应力、低围岩强度以及贯通性节理裂隙三者共同改变着地下水渗流场的状态。（5）为保障围岩整体稳定性,建议及时排出隧道底部积水并施做仰拱。 相似文献
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Numerical study of dewatering in a large deep foundation pit 总被引：2，自引：1，他引：1
Jianxiu Wang Bo Feng Haipeng Yu Taiping Guo Guangyun Yang Junwu Tang 《Environmental Earth Sciences》2013,69(3):863-872
During foundation pit excavation, groundwater is often the most important factor that affects pit stability. Dewatering is widely used in pit excavation to avoid uplift of excavation floors due to high water pressure. The characteristics of seepage in small-scale deep foundation pits of high-rise buildings or in the long narrow foundation pits of subway stations have been extensively investigated. However, the characteristics of seepage in large-scale deep excavations have not been studied. This paper investigates the large deep excavation of the buildings in Oriental Fisherman’s Wharf. The total area of the construction site is 33,917 m2. Single-well and group-well field pumping tests were performed and a numerical simulation by 3D finite difference method (FDM) was carried out. The simulation used results from the field pumping tests. The permeability parameters of the confined aquifer were then revised, based upon comparisons of simulation and observation results. Subsequently, dewatering schemes were simulated by FDM forward analysis. The simulation results show that dewatering schemes can minimize seepage and uplift in large excavation pits, though settlement outside the pit may need treatment measures. 相似文献
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When pumping is conducted in confined aquifer inside excavation pit(waterproof curtain),the direction of the groundwater seepage outside the excavation changes from horizontal to vertical owing to the existence of the curtain barrier.There is no analytical calculation method for the groundwater head distribution induced by dewatering inside excavation.This paper first analyses the mechanism of the blocking effects from a close barrier in confined aquifer.Then,a simple equation based on analytical solution is proposed to calculate groundwater heads inside and outside of the excavation pit with waterproof curtain(hereafter refer to close barrier)in a confined aquifer.The distribution of groundwater head is derived according to two conditions:(i)pumping with a constant water head,and(ii)pumping with a constant flow rate.The proposed calculation equation is verified by both numerical simulation and experimental results.The comparisons demonstrate that the proposed model can be applied in engineering practice of excavation. 相似文献
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隧道工程中的地下水问题是富水地层中普遍存在的重要问题,地下水流动对隧道围岩稳定性有重要影响。给出了描述隧道开挖过程中力学与水力特征及表征方法,根据岩体的基本结构特征及代表性单元体（REV）是否存在提出了流固耦合模型的建立方法;提出了隧道水力耦合数值分析中的耦合计算模型的建立方法;利用数值法研究了隧道开挖渗流与应力耦合问题,得到变形和渗流场的变化规律。结果表明,隧道开挖引起的渗流影响边界大于力学影响边界,由于渗流引起的渗流力增加了围岩的应力、位移,从围岩-支护结构共同作用原理考虑,进行隧道支护结构设计时是应该考虑渗流效应的。 相似文献
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某水力枢纽基坑开挖过程渗流耦合数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
岩土工程中存在多种耦合作用,在水利水电工程中,渗流场与应力场的耦合是最重要的。以某水利枢纽厂房基坑开挖为工程背景,比奥固结理论为理论基础,莫尔-库仑准则为土体屈服判据,对基坑开挖过程中渗流耦合进行了数值模拟。计算结果显示：回填后的应力略大于开挖过程中的应力,沉井附近出现一定程度的应力集中。回填前后塑性区变化不大且范围较小,因而土体的屈服破坏不是该工程的重点。由于土体渗透系数大,厂房区地下水位高,基坑开挖过程中渗水量较大,回填后沉井及基坑底部防渗底板的防渗效果显著,因而在基坑开挖过程中防渗排水是该工程的重点问题。 相似文献
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超大直径土压平衡盾构土舱压力和开挖面水土压力分布特性研究 总被引：2，自引：0，他引：2
土压平衡盾构土舱压力的设定对于控制盾构掘进对周围环境影响意义重大。结合某超大直径隧道工程,在土舱隔板和盾构掘进断面上埋设水、土压力计,对土压平衡盾构土舱内和开挖面上的水、土压力的分布和变化情况进行研究。监测结果揭示了土压平衡盾构掘进过程中土舱压力和开挖面水、土压力分布和发展特性。结合盾构施工参数进行研究,发现土舱压力增量可以通过螺旋机转速、盾构掘进速度等施工参数计算得到。开挖面上水、土压力无法完全传递至土舱隔板,土舱压力增量约为开挖面总应力增量的76.3%。研究成果为超大直径土压平衡盾构的土舱压力设定提供了有价值的参考。 相似文献
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The impact of gravel extraction on groundwater dependent wetlands and lakes in the Boreal Plains, Canada 总被引：1，自引：1，他引：0
The impact of gravel excavation on a groundwater dependent ecosystem (GDE) in a glacial outwash plain was determined using a combination of time-series stable isotopic measurements (??2H and ??18O) and a numerical flow model of lake?Cgroundwater interaction. Isotopic analyses of the lake and groundwater indicated a shift from a dominance of evaporative enrichment to more meteoric conditions, confirming the hypothesis of increased recharge following forest clearing and gravel extraction from an esker on the outwash plain. The effect of these land-use changes on source water for the GDE was quantified by simulating the lake water budget, seepage, and groundwater conditions for a period spanning pre- and post-mining activity. Enhanced cycling of shallow groundwater, driven by increased recharge in the gravel excavation area, was predicted to cause annual groundwater discharge pulses greater than baseline conditions for the groundwater-fed lake. The additional groundwater discharge represents approximately 4% of the annual lake budget, increasing the flushing rate of the lake. The influence of regional groundwater conditions, represented by variation of water table gradient and outwash hydraulic conductivity, and an alternative excavation location were investigated in a sensitivity analysis. Simulation results illustrate that a simple groundwater capture zone analysis for the GDE could be used to determine a location for gravel excavation that would reduce impact on GDE water source. 相似文献