下坂地土石坝渗流场有限元分析

论文摘要

大坝和堤防的防洪、灌溉、发电、供水、航运、旅游和改善生态等综合效益巨人，是我国社会经济的重要基础设施和全国防洪保安工程体系的重要组成部分。这些1．样的安危与效益的兴衰，很大程度上依赖于水工渗流理论及其应用的效果。目前，全国己经建成各类水库十余万座，其中绝大部分是土石坝。十石坝作为挡水建筑物，渗流问题就显得尤为突出。文章介绍国内外土石坝体渗流的研究现状，在总结前人研究成果的基础上，对利用有限单元方法计算土石坝稳定渗流场进行了研究和分析，并阐述利用有限元法计算稳定渗流场的原理和步骤；从理论、微分方程、边界条什三方面论证了利用人型通用软什ANSYs中的热分析模块解决渗流场问题的可行性；讨论了利用生死单元法、体积加权法处理渗流自由面的具体做法；确定逸出点的方法以及求解渗流量和渗透比降的方法；利用ANSks的APDI。语言编写了整个计算过程的命令流，并通过UIDI。语言将之界面化，形成渗流的分析模块。利用ANsYs有限元软件的热分析模块对实际工程下坂地十石坝进行了渗流场数值分析、计算，求得计算断而的渗流水头压力、渗流量、渗透坡降，并对计算结果与设计资料(UNSST2软件计算结果)进行了对比分析，结果较为相近，证明了：采用ANSYS温度场分析功能进行t坝渗流计算是可行有效的：人坝采用85m沥青混凝十防渗墙搭接150m的帷幕灌浆的垂直防渗方案是可行的，这个计算结果能够为人坝的建设起到一定的指导作用。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 土石坝渗流的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 渗流研究的背景及意义
• 1.3.1 渗流研究的背景
• 1.3.2 渗流研究的意义
• 1.4 渗流的分析方法
• 1.5 主要研究内容
• 1.6 研究方法和技术路线
• 1.7 小结
• 第二章渗流分析的基础理论及有限元计算原理和方法
• 2.1 引言
• 2.2 渗流基本概念和基本定律
• 2.2.1 渗流的基本概念
• 2.2.2 渗流的分类
• 2.2.3 渗流的基本定律—Darcy 定律
• 2.3 渗流基本微分方程
• 2.4 渗流基本微分方程定解条件
• 2.4.1 边界条件
• 2.4.2 初始条件
• 2.5 渗流分析的有限元计算原理及方法
• 2.5.1 渗流场的离散
• 2.5.2 利用有限元法计算渗流的公式
• 2.5.3 单元渗透矩阵的形成
• 2.5.4 总体渗透矩阵的形成
• 2.6 小结
• 第三章ANSYS 软件计算稳定渗流场的理论基础和过程
• 3.1 ANSYS 软件简介
• 3.2 ANSYS 软件的优缺点
• 3.3 利用 ANSYS 软件中的热分析模块分析渗流问题的合理性分析
• 3.4 ANSYA 软件计算渗流场的过程及采取的方法
• 3.4.1 利用 ANSYS 的热分析模块计算渗流的相关物理量
• 3.4.2 ANSYS 的生死单元
• 3.4.3 利用有限单元法求解渗流自由面
• 3.4.4 渗流溢出点的计算
• 3.4.5 渗流量的计算
• 3.4.6 渗透比降的计算
• 3.5 小结
• 第四章 土石坝体渗流场有限元实例计算、分析
• 4.1 工程概况
• 4.1.1 工程地理位置及设计标准
• 4.1.2 坝基覆盖层工程地质特性
• 4.1.3 坝体的结构及分区
• 4.1.4 心墙的断面尺寸和心墙设计
• 4.1.5 选择下坂地土石坝为研究对象的原因
• 4.2 渗流计算和一些基本资料
• 4.2.1 计算工况
• 4.2.2 基本资料
• 4.3 计算中的一些假定
• 4.4 网格的划分
• 4.5 计算成果
• 4.6 计算成果分析
• 4.7 本章小结
• 第五章结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介
• 导师评阅表