岩体渗流场数值分析方法研究

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1、中文摘要渗流的作用是影响坝体的变形和应力以及两岸拱座的稳定的一个重要因素，水工建筑物基础内部的渗透压力往往是造成建筑物失事的主要原因之一。因此，在坝体设计和运行管理中，岩体渗流计算常占有重要的位置。然而，水工建筑物地基的渗流往往十分复杂，一般表现为渗透特性和边界条件的复杂性。本文综合分析研究了水利工程中的岩体渗流场，包括岩体孔隙渗流场以及裂隙岩体渗流场。首先编写了三维岩体孔隙渗流有限元分析程序SEEPHOL。程序中采用自由面虚点法，实现了有自由面的三维渗流场分析，并结合巴基斯坦高摩赞水利工程，对坝基和坝肩的渗流场进行了

2、研究，验证了程序的正确性与合理性。在此基础上，深入讨论了模型范围的选取以及帷幕体型对渗流要素扬压力折减系数的影响。使用ANSYS建立二维及三维裂隙岩体渗流模型，编写有限元程序SEEP2DFRT，分别用离散和连续模型解法实现了二维裂隙渗流分析。将离散模型解法与连续模型解法相结合，主干裂隙的水头作为裂隙岩块的水头边界，主干裂隙和裂隙岩块之间在裂隙面处进行水量交换，推导出三维裂隙岩体所满足的渗流方程。并基于此方程编写有限元程序SEEP3DFRT，实现了对三维裂隙渗流场的分析。关键词：孔隙渗流、裂隙渗流、主干裂隙、裂隙岩块Ab

3、stractSeepageisanimportantfactorwhichinfluencesthedistortionandstressstateofthedam，aSwellasthestabilityoftheskewbacks．Usually,largeseepagepressureleadstothewreckofthewaterworks．Asaresult，computationoftheseepagefieldinrocksisindispensableinthedesignandrunningofth

4、ehydro—projects．However,theseepagecharacteristicsandtheboundaryareoftencomplex．Thethemeofthisthesisconcentratesonhydro-projects’seepagefieldinrocks，includingthepropertiesoftheseepagewhichflowthroughbothholequalitativelikerocksandfracturedrocks．Firstly,presentthe

5、finiteelementanalyzingprogramSEEPHOLwhichCansolvetheproblemofthreedimensionalseepagefieldinholequalitativerockmedium．Theprogramrealizedtheanalysisofseepagefieldwhichhasfreefacesandthemethodofimaginepointsonfreefacesistaken．ApplytheprograminPakistan’Shydro-projec

6、tGomalZam，computedtheseepagefieldinthedamfoundationanddamabutments．Throughthecomputationoftheproject’Sseepagefield，thevalidityandrationalityoftheprogramisgranted．Besides，somefurtherresearchisdoneonthedecisionofthemodelrangelimitandtheinfluenceofthepariahshapeBys

7、oftwareANSYS，theauthorrespectivelybuilttwo-dimensionalandthree-dimensionalfracturedrocks’models．Usingthediscreteandcontinuousmodelingmethod，theprogramSEEP2DFRTrealizedtheanalyzingoftwo—dimensionalseepagefield．Combinethediscretemodelingmethod谢tbthecontinuousmetho

8、d,lookingonthewater11eadofthemainfracturesastheboundariesofthefracturedrocks，takingthewaterexchangewhichtakesplaceinthefacesoffissureinconsideration，deducedthethree—d