非稳定渗流

摘要： 不少水库工程地质条件复杂,岩体破碎、裂隙发育,透水性强,采用常规现场钻孔压水试验不能维持孔内压力稳定,因而不能采用规范推荐的计算方法获取岩体渗透系数.研究了采用非稳定渗流理论和有限元法反演分析技术,提出了钻孔压水试验非稳定渗流反演拟合法,通过拟合现场钻孔压水试验过程的非稳定渗流场,获取较为合理的岩体渗透系数.根据某工程实际情况,开展了现场钻孔压水试验,测得了坝址区岩体孔深8、12和16m的钻孔水位、流量随时间变化的关系.建立了各孔深条件下钻孔压水试验的三维有限元模型,应用非稳定渗流有限元法结合可变容差法,反演分析了各孔深试验的非稳定渗流场,得到了岩体的渗透系数.计算的渗透流量随时间变化过程与实际钻孔充水流量吻合良好,岩体的渗透系数符合实际情况.提出的钻孔压水试验非稳定渗流反演拟合法具有推广应用价值.

摘要： 不少水库工程地质条件复杂,岩体破碎、裂隙发育,透水性强,采用常规现场钻孔压水试验不能维持孔内压力稳定,因而不能采用规范推荐的计算方法获取岩体渗透系数.研究了采用非稳定渗流理论和有限元法反演分析技术,提出了钻孔压水试验非稳定渗流反演拟合法,通过拟合现场钻孔压水试验过程的非稳定渗流场,获取较为合理的岩体渗透系数.根据某工程实际情况,开展了现场钻孔压水试验,测得了坝址区岩体孔深8、12和16m的钻孔水位、流量随时间变化的关系.建立了各孔深条件下钻孔压水试验的三维有限元模型,应用非稳定渗流有限元法结合可变容差法,反演分析了各孔深试验的非稳定渗流场,得到了岩体的渗透系数.计算的渗透流量随时间变化过程与实际钻孔充水流量吻合良好,岩体的渗透系数符合实际情况.提出的钻孔压水试验非稳定渗流反演拟合法具有推广应用价值.

摘要： 渗流自由面的计算是土石坝安全设计中重要的研究内容.在土石坝非稳定饱和渗流场问题中,渗流自由面通常随时间呈动态变化,故属动边界问题.无网格法又因能摆脱网格束缚的局限性,在解决此类问题时具有非常明显的优势.本文采用基于滑动Kriging插值的无网格局部Petrov-Galerkin法(MLPG)求解上游水位随时间变化情况下土石坝的非稳定渗流问题,并利用Heaviside分段函数作为权函数,在求导积分方程中只需计算边界积分,从而大幅度减少计算周期.最后通过数值算例验证本文方法的有效性,计算结果表明本文方法在处理动边界问题时具有计算精度高和计算量小等特点.

摘要： 渗流安全评价有利于复核原设计施工的渗流控制措施,能正确评估当前的实际渗流性态,确保大坝按设计条件安全运行。以油榨塘水库为案例,通过现场检查及结构分析法对大坝防渗体进行渗流安全评价,运用计算分析法对大坝在稳定渗流和非稳定渗流运行情况下进行渗流安全评价。

摘要： 地下水面线的确定是渠坡稳定性计算的关键。在地下水位较高、上层滞水层厚度较大的情况下,渠坡开挖过程中坡内地下水会不断外渗,进而导致地下水位线产生波动,从而影响渠坡的稳定性。文章在非饱和渗流理论的基础上,考虑渗流场和应力场的耦合作用,研究了渠坡在开挖过程中非稳定渗流状态下地下水位线的波动情况,并从土体的弹性模量、泊松比和开挖速率3个方面进行敏感性分析。研究结果表明:各级开挖完成后,即完成卸载后,坡内孔隙水压力会迅速降低,随后会逐步回升并趋于稳定,在整个开挖过程中,渠底孔隙水压力的变化呈波动下降状态;在影响孔隙水压力变化因素方面,土体的弹性模量越小、泊松比越小、开挖速率越快,渠底孔隙水压力的下降越明显。

摘要： 利用Fortran和Python语言联合开发ABAQUS有限元软件用户子程序,建立土坝非稳定渗流的交互式有限元分析模型。模型利用Fortran语言编写用户子程序,实现了坝体和坝基表面非线性动态荷载的施加功能,同时采用Python语言对子程序进行可视化处理,以交互的方式处理库水位降落参数实现降水过程。该模型利用流固耦合原理和强度折减法,对均质土坝库水位降落过程中的渗流场和应力场进行计算,通过与已有研究成果对比水位下降过程中浸润线最高点高程、坝体瞬态安全系数,并结合十里河水库大坝水位降落具体工程,验证模型的合理性。该研究成果可为库水位变动下的土坝渗流特性和稳定性计算提供方法,以及为中小型土石坝遭遇极端情况的风险分析和应急管理提供参考。

摘要： 针对黏土心墙坝的变形不协调易导致坝体开裂、滑坡等险情发生的问题,对顺河向以及不同材料接触面变形的协调进行分析.结合实际工程,通过数值模拟,开展了运行期库水位下降工况黏土心墙堆石坝变形协调分析,提出了顺河向不同材料接触面变形协调的离散系数评判指标,分析了库水位下降情况下黏土心墙坝内部变形协调性与对各区渗透性能的影响.结果表明:(1)反滤层接触面上顺河向变形主要受到心墙与坝壳料渗透性能的影响,与心墙渗透系数成正比、与坝壳料渗透系数成反比,反滤层渗透性能对接触面变形协调的影响小;(2)黏土心墙料、反滤层Ⅰ、反滤层Ⅱ及坝壳料渗透系数分别为5.00×10-7 cm/s、3.27×10-3 cm/s、1.00×10-2 cm/s、6.84×10-2 cm/s 时,实例工程的沉降变形及顺河向变形最为协调.

摘要： 在水电站地下洞室群的施工及长期运行中,地下渗流排水孔会因渗流结晶等各种因素导致堵塞失效.基于排水孔模拟的隐式复合单元法,提出非稳定渗流情况下排水措施的模拟方法,结合非稳定渗流的抛物型变分不等式提法,研究随排水措施逐渐失效过程中地下渗流场随时间变化的规律.采用简化算例分析计算表明:排水措施逐渐失效过程中,地下水随时间呈现前期抬升速度快、后期抬升速度慢的规律,厂房洞壁渗流量随着排水孔的失效迅速增大,需尽量避免排水设施失效.

摘要： 文章通过对梅江区三角镇泮坑水库大坝坝体进行实地检测,对实测浸润线与由注水试验成果计算的理论浸润线进行对比分析,大坝渗流压力与渗流量变化规律正常,坝体浸润线(面)符合规范要求,各种岩土材料与防渗体的渗透比降小于其允许渗透比降。运行中无渗流异常现象时,可以认为大坝渗流性态基本安全。

摘要： 针对人工岛四周砂质堤透水性强、内河水位受外海潮位影响显著的问题,为避免人工引排须选定合理的人工岛内河常水位.通过建立非稳定渗流模型,研究渗流场与渗流量随潮位变化的关系.选取近海典型潮位,采用分段求和法计算在一个潮汐周期内各种拟定的内河水位的净渗流量.对应净渗流量为零的内河水位即为最佳河道常水位,该水位为确定内河河道规模及岛内吹填地面高程提供了基础.

摘要： 本文在认为水力劈裂是拉裂破坏的基础上，对非稳定渗流条件下水力劈裂的机制进行了研究。文章主要从一维渗流状态进行考虑，推导了一维非稳定渗流方程的解析解理论式，并应用有限元软件验证了理论式的正确性，揭示了非稳定渗流对岩体水力劈裂的作用。通过与稳定渗流情况相比较，得出非稳定渗流条件下岩体发生水力劈裂的可能性更大的结论。

摘要： 水位下降时产生的非稳定渗流不利于堤坝边坡稳定,是一个与水力学和土力学有关的复杂问题。本文进行了非稳定渗流作用下的边坡稳定模型试验,研究了不同土力学条件和水力学条件下,渗流对边坡稳定性的影响,探讨了水位降落指标k/μv与边坡稳定性之间的关系。结果表明：在边坡稳定性分析中,渗流方向是边坡稳定分析的关键,水位降落时渗流向上游方向,边坡安全系数远低于其他渗流方向。边坡失稳发生在水位降落过程中临水坡的渗透力或渗透坡降达到最大的时刻。不考虑渗流方向的计算结果不能正确反映边坡的稳定性,建议边坡稳定分析须正确考虑渗流作用。

摘要： 水位降落时产生的非稳定渗流场对坝坡的渗流和稳定影响较大。本文通过砂槽模型室内试验模拟了粉砂、细砂、黏土等多种材质的边坡在水位降落过程中的非稳定渗流物理过程,分析了水位降落过程中上游边坡的渗流场特点,比较了不同边坡材料、渗透特性、坡比和水位降落速度的泄水过程中边坡渗流场自由面形式和等势线变化特点,重点研究了给水度μ、渗透系数k、库水位降落的速度v对自由面最高点、上游边坡中的孔隙水压力、坡降的影响,定量分析了水位降落时k/μv判断骤降、缓降、快降的标准,探讨了非稳定渗流浸润线的计算公式。结果表明：渗透系数小、给水度大的土坡在水位降落过程中产生的上游边坡孔隙水压力值和渗透坡降较大,非稳定流场自由面最高点位置也更高；水位降落时的上游边坡渗流方向指向坡面；浸润线最高点高度与坡前水深的比值h0/H与降落时间t/T间存在线性关系,k/μv作为判断骤缓降的指标与其线性系数呈指数关系。

摘要： 克服一般渗流分析只考虑土体弹性作用,而忽略土体粘性影响.本文探讨土体和水体的粘性对非稳定渗流的影响,利用粘弹性力学模型,即克尔文模型,建立粘弹性土体非稳定渗流基本方程.

摘要： 本文总结和评价了考虑和非稳定渗流土坡稳定的极限平衡分析方法和变形有限元方法,着重讨论了强度折减有限元法用于分析非饱和非稳定渗流作用下的土坡稳定性,并提出今后工作的研究方向.

摘要： 本文根据多相流理论,结合水、气的质量守恒定律和达西定律,建立水-气二相流模型,模型的求解采用积分有限差分法和Newton-Raphson迭代方法,通过变换主要变量来表达相态的变化,实现了水相、气相边界条件及降雨入渗边界的精确模拟。利用上述模型对一土柱试验进行模拟,从而验证了模型的正确性,然后研究一均质土层的降雨入渗过程,得到孔隙水压力、孔隙气压力和毛细压力的变化过程,得到入渗率与地表孔隙气压力的变化关系,表明孔隙气压力的增大对入渗水流产生阻滞作用,在求解土壤水流入渗的非稳定渗流问题时,需考虑空气阻力的影响。

摘要： 本文通过非稳定渗流有限元计算,研究了滑坡体渗透性、降雨强度对滑坡体内地下水位的响应,初步得出有关规律.随渗透性由小变大,地下水位升高的最大幅度从小变大然后再变小.降雨强度越大,地下水位升高幅度越大.并且指出,孔隙率小、渗透性差的滑坡体,应当注意考察,降雨历时内在滑坡体上部形成饱和带,降低土体抗剪参数,导致浅层滑坡的可能性;而对于孔隙度稍大、排水顺畅、降雨时出渗明显的滑坡体,应该注意考察在坡脚形成流土破坏,冲刷坡脚,减小坡体抗滑阻力而造成滑坡的可能性,并采取相应的治理措施.

摘要： 介绍了中原油田的水文地质概况及主要油区的分布。将非稳定渗流理论用于中原油田区域干扰井群不间断开采条件下的降深预测，给出了预测步骤。采用该降深预测方法,不仅科学地指导了下泵深度,减少了大量的起下泵工作量，保证了原油上产,同时对调整开采方案、合理开发地下水也具有重要意义。

摘要： 本文在水利部重点科技课题"堤防渗流控制与防冲"的研究基础上,对防渗墙的部分成果及观点临时整编此文,谋求符合这次举办"长江堤防防渗工程技术交流会"的征文精神.文中开始概述了国内外江河堤防的渗流控制发展背景;进而利用试验和计算分析的成果,从渗流量和水头或水力坡降两方面论述了悬挂式截墙在稳定渗流中的防渗效果和非稳定渗流中削减洪峰的防渗效果.然后结合堤防主要险情分析了悬挂式截墙对制止管涌险情继续发展的作用,并认为悬墙防渗对堤防来说能顺乎自然界江河与两岸地下水的水量交换平衡规律.最后提出堤基悬挂式截墙的合理布局和适宜深度供设计者参考,同时指出堤防设计区别于水库,不应强调防渗,而应因地制宜综合考虑排、压、防的渗流控制方案.

摘要： 本文是自然科学基金项目"洪水特性与减灾方法研究"第三课题的部分工作总结,通过结合长期以来堤防工作的经验,进行了广泛的调查和资料收集,研究了堤防基础分段分类的影响因素,对典型堤段堤身、堤基的土性与土层结构进行了汇总,对于汛期堤段的各种破坏形式进行了分类.建立了堤防非稳定、饱和-非饱和渗流计算模型与概率模型;进行了堤防渗透破坏机理试验研究;开展了相应的渗流场数值计算分析;初步建立了堤防稳定分析概率模型、突变模型与灰色预测模型;进行了堤防剪切破坏机理非确定性模型计算分析.对长江干堤主要加固手段包括垂直防渗墙、减压井和堤后盖重的适用条件、渗控效果的影响因素进行了研究.

摘要： 本申请实施例提供了一种不稳定渗流热模拟设备，其包括可控热源、热传导载体、和热成像装置；所述可控热源位于所述热传导载体内，用于形成各种井型的热源，以模拟位于不稳定渗流地层内的各种井型；所述热传导载体，用于通过传导所述可控热源产生的热量形成温度场，以模拟所述不稳定渗流地层；所述热成像装置，用于实时采集所述热传导载体的温度场数据，并基于所述温度场数据实时输出热图像，以实时模拟所述不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场分布。本申请实施例可用于模拟不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场分布，从而可用于研究不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流规律。

摘要： 一种模拟稳定渗流和振动荷载下土压力试验装置及方法，所述装置结构包括模型箱（1）、第一螺杆（2）、第二螺杆（9）、第一钢板（21）、第二钢板（23）、支撑（4）、土压力盒、挡墙（22）、反力架系统（7）、T形钢架（17）、爪形支撑（10）、支座托架（12）、转轴（11）、轴承（8）、电机（24）、变频器（13）、动静态应变测试仪和平衡器（20）。所述模型箱内设标准砂填筑室（5）、渗流水储蓄室（3）、挡墙活动室（6），变电供电控制系统（35）、反力架系统（7）、挡墙动力系统、挡墙及土压力测量采集系统、密封防水等附属系统。本发明装置是揭示土压力随稳定渗流和振动荷载下变化发展规律和验证土压力理论的有力工具。

摘要： 本发明提供了一种线性结构无压稳定渗流计算方法，涉及无压稳定渗流分析领域，本发明将组合网格法应用于无压稳定渗流的分析计算中；计算方法采用粗、细两套独立的网格进行分析计算，采用尺寸较大的粗网格模拟整体区域，并且不考虑线形结构的影响，同时采用尺寸较小的细网格离散线形结构及其临近区域，在细网格中考虑线形结构的影响；计算在粗细两套网格之间迭代调整，直到达到收敛精度。本发明将组合网格法应用于无压稳定渗流分析过程中，计算结果可靠，可大大简化网格离散工作和减小计算量，且对结构化网格和非结构化网格均适用。

摘要： 一种模拟稳定渗流和振动荷载下土压力试验装置及方法，所述装置结构包括模型箱（1）、第一螺杆（2）、第二螺杆（9）、第一钢板（21）、第二钢板（23）、支撑（4）、土压力盒、挡墙（22）、反力架系统（7）、T形钢架（17）、爪形支撑（10）、支座托架（12）、转轴（11）、轴承（8）、电机（24）、变频器（13）、动静态应变测试仪和平衡器（20）。所述模型箱内设标准砂填筑室（5）、渗流水储蓄室（3）、挡墙活动室（6），变电供电控制系统（35）、反力架系统（7）、挡墙动力系统、挡墙及土压力测量采集系统、密封防水等附属系统。本发明装置是揭示土压力随稳定渗流和振动荷载下变化发展规律和验证土压力理论的有力工具。

摘要： 本申请实施例提供了一种不稳定渗流热模拟设备，其包括可控热源、热传导载体、和热成像装置；所述可控热源位于所述热传导载体内，用于形成各种井型的热源，以模拟位于不稳定渗流地层内的各种井型；所述热传导载体，用于通过传导所述可控热源产生的热量形成温度场，以模拟所述不稳定渗流地层；所述热成像装置，用于实时采集所述热传导载体的温度场数据，并基于所述温度场数据实时输出热图像，以实时模拟所述不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场分布。本申请实施例可用于模拟不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流场分布，从而可用于研究不稳定渗流地层内可压缩流体的渗流规律。

摘要： 本申请公开了一种用于观测稳定渗流条件下垄面侵蚀的实验装置，属于水土保护实验领域，架体通过调节支腿放置于水平面上；在架体上设有由左箱体、右箱体及密封板体构成的箱体，所述左箱体、右箱体分别铰接于架体上，密封板体位于左箱体、右箱体的铰接位置处；所述左箱体、右箱体在远离铰接位置的一端设有相对架体倾斜的调节结构；所述箱体中分别铺设有至少两垄的土垄，左箱体、右箱体中的土垄在密封板体的位置处对接，在密封板体的位置处加工有产沙收集口；所述箱体中相邻土垄的垄沟内埋设有排水管，排水管低于垄沟的最低点，且排水管与供水管连接。其能够在人工模拟降雨的情况下对垄沟内的渗流、径流过程以及对土壤侵蚀等现象进行观察。

摘要： 本实用新型公开了一种不稳定渗流模拟实验装置，包括含有中空内腔的圆柱体状密封模拟地层装置，测压系统和通过管线与密封模拟地层装置连接的升压稳压装置；所述升压稳压装置用于为密封模拟地层装置提供初始压力，以及稳定压力；所述密封模拟地层装置上部设有第一压力传感器，内腔的底部、中部和侧边均设有第二压力传感器，所述第一压力传感器，第二压力传感器均与测压系统相连；所述密封模拟地层装置的下端面设有出口。本实用新型能够模拟具有一定压力的封闭地层中的一口井的生产，通过对压力或产量控制实现不稳定渗流过程的再现和测量；本实用新型易于加工和安装，对不稳定渗流过程更为直观。

摘要： 本实用新型公开了一种单向稳定渗流模拟实验装置，包括填砂模型，所述填砂模型横向设置，进水一端连接一竖直高度高于填砂模型的水槽，水槽通过水泵连接水箱，水槽侧壁还设置有溢流孔，溢流孔通过溢流管与水箱相连；填砂模型出水一端也与水箱连通；填砂模型的上方竖直设置有测压管，下方设置有气压管，测压管的上端与大气相通，气压管的另一端与气泵相连。所述装置可对填砂模型进行压实，不会出现填砂被流体带出的情况；另外，通过改变外界压力使得填砂模型内的渗透率不再是一个定值；再者，还可以使溢出的水和出口阀门流出的水循环利用，避免了水资源的浪费，各管线采用塑料硬管线，接头采用快速简便接头，降低维护成本，提高使用寿命。

摘要： 本实用新型公开了一种平面径向稳定渗流模拟实验装置，包括填砂模型，所述填砂模型分别通过进出水管与水箱连通，且进水管一端设置有位置高于填砂模型的水槽；水槽与水箱之间设置有水泵，水槽侧壁还设置有与水箱相连的溢流管；填砂模型的上部竖直设置有多支测压管，底部连接多支气压管，测压管的上端与大气相通，气压管的另一端与气泵相连。所述装置可对填砂管进行压实，不会出现填砂被流体带出的情况；另外，通过改变外界压力使得填砂模型内的渗透率不再是一个定值；再者，还可以使溢出的水和出口阀门流出的水循环利用，避免了水资源的浪费，各管线采用塑料硬管线，接头采用快速简便接头，降低维护成本，提高使用寿命。

摘要： 本实用新型提供一种土石坝稳定渗流演示仪，包括水槽和可拆卸安装于水槽一内侧面的面板；面板及与面板相对的水槽内侧面上设有多组互相对应的模型板卡槽，模型板卡槽上安装有多块大坝模型板，大坝模型板上开有多个透水孔；大坝模型板安装完成后，其上游地区设有上游溢流板，其下游地区设有下游溢流板；上游溢流板靠近大坝模型板的一侧设有上游进水管，上游溢流板远离大坝模型板的一侧设有上游出水管；下游溢流板远离大坝模型板的一侧设有下游出水管，下游出水管与带有刻度的集水器相连；本实用新型可模拟各种不同工况下土石坝稳定渗流过程，具有操作简便、易于观察、成本低廉等优点，适用于水利工程中土石坝稳定渗流的教学。