含节理黄土渗流数值模型研究.pdf

《含节理黄土渗流数值模型研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004—9665／2014／22(6)-1115-08DOI：10．13544／j．cnki．jeg．2014．06．015含节理黄土渗流数值模型研究冰罗扬王铁行王娟娟(西安建筑科技大学土木工程学院西安710055)摘要本文建立了在考虑黄土中有节理存在时，水分场数值计算的有限元方法。采用质量守恒的观点推导了质点元中饱和度的变化与流速的关系。进而利用达西定律得到以水头为变量的渗流基本方程。针对黄土垂直节理的渗流特点，确定了节理渗流基本

2、方程中的参数。采用四边形等参元，利用Galerkin加权余量法建立考虑节理影响的黄土非饱和渗流的有限元形式。对局部水头边界条件下的黄土节理二维水分入渗问题进行了数值分析。结果表明，节理对黄土场地湿润峰的迁移有很大影响。关键词黄土节理非饱和Galerkin法有限元数值分析中图分类号：P642．13l文献标识码：AFINITEELEMENTSEEPAGEFLoWMoDELFoRUNSATURATEDLoESSWITHJoINTSLUOYangWANGTiehangWANGJuanjuan(College

3、ofCivilEngineering，XianUnive~ityofArchitectureandTechnology，Xian710055)AbstractAfiniteelementmethodisestablishedforcalculatingtheseepageflowinloesswithconsiderationofitsjoints’influence．Thebasicseepageflowequationinunsaturatedmediaisworkedoutwiththevie

4、wofconservationofmass．Itisaboutthevelocityandthesaturation’Sexpression．ApplingtheDarcylaw，thevariablecanbechangedfromvelocitytohydraulicheadintheequation．Theparameterinthebasicflowequationofloessjointsisdeterminedaccordingtothecharacteristicofloessvert

5、icaljoints．Usingthequadrilateralisoparametricelement，thefiniteelementformoftheequationisgivenwiththeGalerkinweightedresidualmethod．UnderlocalDirichletboundarycondition，theloess2-Dseepageproblemisnumericallystudiedconsideringtheinfluenceofloessjoint．The

6、resultsshowthatjointhasahugeinfluenceonthemigrationofwettingfront．KeywordsLoessjoint，Unsaturated，Galerkinmethod，FEM，Numericalanalysis的促进作用。对于岩石节理来说，由于岩石的低透0引言水性，节理岩体的水分运动基本上是通过节理通道完成的。节理对岩石的渗流起到了重要作用。岩石节理作为优势渗流通道，对水分的入渗有巨大节理的渗流问题历来得到了充分的重视。收稿日期：2013-08

7、-26；收到修改稿日期：2013—10—28．基金项目：国家自然科学基金(51078309)，西安建筑科技大学校人才基金(DB01131)资助．第一作者简介：罗扬(1986一)，男，博士，讲师，主要从事黄土地区病害机理分析及防治工作．Email：158891932@qq．coinJournalofEngineeringGeology工程地质学报2014由于所处的地理环境干旱，黄土中也存在着大AQ+△Q=(2)量由于干燥收缩所形成的节理。黄土地区隧道、窑洞等洞室的稳定性，以及山体、公路边坡的稳定式中，

8、a／Ot表示质点内水体积随时问的变化率；性’均与节理有关。黄土中的节理尤其以走向△Q、△Q分别表示方向和Y方向上的流量增量，近似垂直于水平面的情况居多。它的节理面平整、且有：光滑。在土体干燥的时候开度较大。随着土体含水量的增大逐渐趋于闭合。△Q=+]3，目前对于这种黄土垂直节理渗流性质的认识还不够深入。在评价黄土渗透特性时均未考虑到这种△Q=+卜卜=4，垂直节理的影响。黄土垂直节理在渗流初期有较高将式(1)、式(3)、式(4)式带人式(2)中，经整理有：的渗透性。但随