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《湖北工业大学》 2006年
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水位下降时堤防稳定性的有限元分析

吴刚刚  
【摘要】: 土质堤防因具有能就地取材等优点而为水利及防洪工程广泛采用,合理分析与计算高洪水位作用下堤防的渗流及稳定性、为除险加固提供技术支撑具有重要的工程实际意义。 因实际工程中堤防的作用水头、堤身断面、填土性质、地质条件等均千变万化,导致难以全面而准确地分析其渗流场分布并采取有效的防渗措施。为此,本文论述了不同条件下渗流微分方程的建立及其定解条件,简要介绍了常用的渗流计算和稳定分析方法。在介绍了渗流问题有限元公式的基础上,通过对各种计算渗流自由面的方法进行比较,运用变单元渗透系数法的原理,利用APDL语言开发了二维稳定和非稳定渗流的程序,使用该程序计算自由面只需进行一次网格剖分,通过迭代即可较准确地求出自由面的位置;通过算例验证了变单元渗透系数法的正确性。 在阐述了ANSYS软件在渗流稳定计算中的应用、边坡稳定性分析的方法和原理及水位下降时边坡失稳机理后,探讨了水位下降时自由面位置随时间的变化规律,同时针对具体算例,利用所编写的非稳定渗流计算程序对其进行了渗流的有限元分析,并用简化的毕肖普法进行稳定性计算,得出了不同下降速度时的稳定系数。这种方法既利用了有限元法计算渗流场的有效性,又不脱离条分法多年使用积累的工程经验,融合了两种算法的优点。最后,还分析了水位下降时各种因素对稳定性的影响。 此外,考虑到应力场中的应力会改变土体渗透系数进而影响渗流场,而渗流场也因其产生的渗透力会导致应力场发生变化,两者之间存在耦合作用,针对某一具体算例,通过ANSYS软件和自编程序,分别对不考虑应力影响下的渗流场和不考虑渗流影响下的应力场以及两场相互耦合时的稳定性进行了研究,得出了一定规律。 本文的研究工作在改进和完善计算渗流自由面的方法方面进行了有益的尝试。通过对算例进行数值计算和较为深入细致的分析,对水位变化渗流场的分布以及由此引起的滑坡失稳的机理和规律有了进一步的认识。可为非稳定渗流下边坡稳定分析、滑坡灾害预报和边坡治理等方面提供有用的参考,具有一定的理论意义和使用价值。
【学位授予单位】:湖北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TV871

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张海旭;水位涨落情况下干支流交汇处堤防稳定性分析[D];长沙理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈洪凯,唐红梅,张录坤;渗流自由面求解的基本方法、修正及应用[J];重庆交通学院学报;1997年03期
2 王媛;多孔介质渗流与应力的耦合计算方法[J];工程勘察;1995年02期
3 赵明华,邹新军,蒋德松;边坡稳定分析及其在堤防工程中的应用[J];湖南大学学报(自然科学版);2001年03期
4 王晓鸿,仵彦卿;渗流场─应力场耦合分析[J];勘察科学技术;1998年04期
5 刘建军,耿万东;地下水渗流的固液耦合理论及数值方法[J];勘察科学技术;2000年04期
6 马崇武,刘忠玉,苗天德,王得楷;江河水位升降对堤岸边坡稳定性的影响[J];兰州大学学报;2000年03期
7 李广信,葛锦宏,介玉新;有自由面渗流的无单元法[J];清华大学学报(自然科学版);2002年11期
8 彭良泉,王钊;对边坡稳定性分析中危险水力条件的研究[J];人民长江;2003年05期
9 彭华,曹定胜,王家荣,罗诂怀;有自由面渗流分析的弃单元法及其应用[J];人民长江;1997年08期
10 陈士俊,张俊霞,李莉,张宝森,朱登峰;工程渗流有限元计算方法研究[J];人民黄河;2000年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王成华,夏绪勇;边坡稳定分析中的临界滑动面搜索方法述评[J];四川建筑科学研究;2002年03期
2 杨成忠;;基于进化策略的路基稳定性分析[J];四川建筑科学研究;2006年02期
3 刘荣桂;蒋峰;谢桂华;李成绩;蔡建良;;多管式烟囱钢内筒安装可靠性分析初探[J];四川建筑科学研究;2006年03期
4 胡白香;杭彧;于孟伟;石启印;;后张节点钢框架抗震性能研究[J];四川建筑科学研究;2010年02期
5 贾彩虹;王媛;张雪颖;;深基坑工程流固耦合模型的发展进程与动向[J];四川建筑科学研究;2010年06期
6 康家甦;;电站储煤场自燃现象分析与储煤系统优化[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年01期
7 周石喜;邱雨;;河漫滩地层施工降水探讨[J];安徽地质;2004年02期
8 徐彩风;李传宝;;渗流自由面的数值分析[J];安徽地质;2010年02期
9 徐士良;ANSYS在冻结壁温度场分布分析中的运用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年02期
10 黄毅;王建国;;抗滑桩可视化程序的研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 常宝华;熊伟;高树生;刘华勋;张静楠;;大尺度缝洞型油藏弹性开采特征实验研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 傅礼兵;姚约东;;基于指数式非达西渗流模型的解析解[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
3 唐明云;施安峰;贾江涛;吴斌;王晓宏;;考虑轻油组分的SAGD过程热采稠油数值研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
4 罗建新;张烈辉;赵玉龙;刘启国;;线性复合油气藏试井解释模型及典型曲线分析[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
5 杨锋;王新海;刘洪;;井钻遇溶洞油藏试井解释方法[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
6 刘华林;熊伟;高树生;;矩形五点井网稳定注采压力系统的建立[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
7 李道伦;杨景海;查文舒;;数值试井若干关键技术研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
8 沈振中;甘磊;苗喆;;深覆盖层上坝区防渗系统优化[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
9 沈振中;王志;甘磊;苗喆;;罚函数无单元法求解复杂土坝渗流场[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
10 邵九姑;许友生;;Forchheimer型非达西渗流系统的数值模拟[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 席本强;废弃矿山垃圾填埋场边坡稳定性及加固防渗研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 赵彦旭;压实黄土增湿变形的非饱和土力学研究[D];兰州大学;2010年
3 齐云阶;水平井采油举升方法及其应用研究[D];中国地质大学(北京);2010年
4 毛海涛;无限深透水地基上土石坝坝基渗流控制计算方法和防渗措施的研究[D];新疆农业大学;2010年
5 史海莹;双排桩支护结构性状研究[D];浙江大学;2010年
6 朱崇辉;筑坝土料的水利工程性质研究[D];西北农林科技大学;2010年
7 张莉丽;裂隙岩体渗透典型单元体存在性[D];中国地质大学(北京);2011年
8 滕文彦;滨海水网区高速公路路基长期稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
9 洪开荣;高速铁路水下盾构隧道结构力学特征及掘进与对接技术研究[D];北京交通大学;2011年
10 杜朝伟;海底隧道衬砌水压力及结构受力特征研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘炎昊;高煤级煤储层条件下的气体运移机理[D];河南理工大学;2010年
2 桑培淼;注水强化松软煤壁稳定性的规律及工艺参数研究[D];河南理工大学;2010年
3 张彦奇;超细水泥渗透特性微观试验研究及理论分析[D];山东科技大学;2010年
4 杨素娟;南水北调工程芳芝段开挖渠道边坡稳定敏感性分析[D];郑州大学;2010年
5 陈丽刚;基于ABAQUS渗流与应力耦合作用的边坡稳定性分析[D];郑州大学;2010年
6 袁兴军;含有对称分支结构轴系异向振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 赵晓霞;新型非饱和土稳态渗流试验装置的研制[D];大连理工大学;2010年
8 唐丽娟;深部巷道围岩的导热性试验与温度场分布的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 邢利铭;掘进巷道煤岩瓦斯流固耦合效应数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 李义贤;考虑温度作用下煤层气—水两相流运移规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 付成华,陈敏林,周洪波;基于有限元法的土石坝非稳定渗流坝体浸润线简化计算条件分析[J];长江科学院院报;2004年04期
2 段祥宝;段祥宝;谢罗峰;谢罗峰;;水位降落条件下非稳定渗流试验研究[J];长江科学院院报;2009年10期
3 刘厚成;唐红梅;谷秀芝;;水位降落期间土质岸坡稳定性劣化机理及趋势[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2009年03期
4 张强;王平义;刘倩颖;;山区河流干支流交汇形式的重新划分[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2010年03期
5 刘建新,程昌华;山区河流干支流汇流特性研究[J];重庆交通学院学报;1996年04期
6 兰波,汪勇;干支流交汇水面形态特征分析[J];重庆交通学院学报;1997年04期
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8 李景玉;孙德树;张忠国;;多支流汇入的河道洪水演算[J];东北水利水电;2006年02期
9 王晓刚;严忠民;王明才;;汇流比对“Y型”汇流口处螺旋流结构的影响[J];大连海事大学学报;2008年04期
10 郑涛;张玉灯;毛新生;;基于Geo-Slope软件的土质边坡稳定性分析[J];水利与建筑工程学报;2008年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 周应虎;江河大堤渗流破坏机理和控制措施研究[D];合肥工业大学;2006年
2 黄燕宏;渗流及其对堤坝边坡稳定性影响的有限元模拟分析[D];华中科技大学;2006年
3 张娟;堤坝饱和—非饱和渗流场数值模拟及稳定性分析[D];大连理工大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈洪凯,唐红梅,张录坤;渗流自由面求解的基本方法、修正及应用[J];重庆交通学院学报;1997年03期
2 徐志英,周健;土坝地震孔隙水压力产生、扩散和消散的三维动力分析[J];地震工程与工程振动;1985年04期
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4 薛世峰,宋惠珍;非混溶饱和两相渗流与孔隙介质耦合作用的理论研究——方程解耦与有限元公式[J];地震地质;1999年03期
5 王晓鸿,许彦卿,刘汉超,张倬元;龙羊峡水库库岸高边坡地下水位预测[J];地质灾害与环境保护;1995年04期
6 王媛;多孔介质渗流与应力的耦合计算方法[J];工程勘察;1995年02期
7 速宝玉;朱岳明;;不变网格确定渗流自由面的节点虚流量法[J];河海大学学报;1991年05期
8 梁仲章;重力坝基渗流控制[J];河海大学学报;1995年02期
9 田开铭;;论裂隙岩石的水文地质模型——以国外学者的模型为例[J];勘察科学技术;1984年04期
10 王晓鸿,仵彦卿;渗流场─应力场耦合分析[J];勘察科学技术;1998年04期
【相似文献】
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1 邓祥辉;;等效连续岩体的渗流应力耦合模型研究及应用[J];西安工业大学学报;2009年06期
2 王云峰;李杨红;;有限元分析法在罗定市城区堤防工程非稳定渗流计算中的应用[J];广东水利电力职业技术学院学报;2006年01期
3 王艳丽;;裂隙岩体渗流场与应力场耦合的研究进展[J];国外建材科技;2007年03期
4 沈振中;陈小虎;王金男;;基于无单元法的应力场与渗流场耦合分析模型[J];水电能源科学;2007年04期
5 卢树盛;辛全才;肖诗荣;王世梅;董书明;;水位骤降下边坡渗流场与应力场耦合数值分析[J];水文地质工程地质;2010年06期
6 王环玲,徐卫亚,晏鄂川;坝区裂隙岩体渗流场与应力场耦合分析[J];兰州理工大学学报;2004年05期
7 陈晓平,茜平一,梁志松,张芳枝,吴起星;非均质土坝稳定性的渗流场和应力场耦合分析[J];岩土力学;2004年06期
8 李宗坤;陈丽刚;韩立炜;;基于ABAQUS渗流与应力耦合的边坡稳定性分析[J];人民黄河;2011年02期
9 冯升华;徐连民;;蓄水过程中土坝的渗流-应力耦合分析[J];水电能源科学;2011年04期
10 顾冲时,苏怀智,周红;碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合模型研究[J];应用数学和力学;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘建军;;煤层气-水两相流固耦合渗流的数值模拟[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
2 柴军瑞;;裂隙岩体水-岩-热耦合非线性动力学模型研究综述[A];全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2003年
3 纪佑军;刘建军;;渗流诱发套损机理及数值模拟研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
4 饶龙;丁德馨;张志军;;裂隙岩体温度-渗流-应力耦合作用三维模型[A];中国西部复杂油气藏地质与勘探技术研讨会论文集[C];2006年
5 王媛;;裂隙发育方向对岩体渗流应力耦合的影响[A];岩土力学的理论与实践——第三届全国青年岩土力学与工程会议论文集[C];1998年
6 刘佩佩;申焱华;;盘式制动器热-结构耦合分析[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
7 李广信;葛锦宏;;长江典型堤防的无单元法渗流分析[A];全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2003年
8 狄军贞;刘建军;殷志祥;;低渗透煤层气-水流固耦合数学模型及数值模拟[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
9 杨宇友;张在明;张钦喜;李聪;;非饱和土的流固耦合理论及在隧道工程中的应用[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(二)[C];2008年
10 贾立宏;翁翕;;基桩动测中爆破冲击载荷的有限元优化[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第三卷)[C];1997年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 师巧梅;千里堤防束缚无缰野马[N];兵团日报(汉);2006年
2 湖北省黄冈市河道堤防管理处 何青钢 张铁 夏景阳;构筑平安大道 谱写堤防新篇[N];人民长江报;2006年
3 江恩惠 冷元宝 张清明 周杨;堤防工程健康诊断探讨[N];黄河报;2008年
4 本报记者 庞文渊;确保群众喝上放心水[N];宝鸡日报;2008年
5 记者 朱哲 通讯员 王贤柱;保持高度警惕 加大巡查力度[N];咸宁日报;2010年
6 本报记者 满益群;加大力度 全力推进[N];张家界日报;2006年
7 本报记者 满益群 实习生 王喻;大庸桥片堤防工程建设通畅了[N];张家界日报;2007年
8 记者 杨燕;康定县情歌文化园区堤防工程全面开工[N];甘孜日报(汉文);2010年
9 李春 本报记者  卢培林;游中渠:实实在在搞工程[N];凉山日报(汉);2006年
10 记者 陈敏;高起点大手笔科学规划 抢机遇快节奏强力推进[N];汉中日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张伟;渗流场及其与应力场的耦合分析和工程应用[D];武汉大学;2004年
2 李勇泉;渗流场与应力场的耦合分析及其工程应用[D];武汉大学;2010年
3 沈显峰;多组元金属粉末直接激光烧结过程数值模拟及烧结区域预测[D];四川大学;2005年
4 张成良;深部岩体多场耦合分析及地下空间开挖卸荷研究[D];武汉理工大学;2007年
5 柴军瑞;大坝及其周围地质体中渗流与应力场耦合分析[D];西安理工大学;2000年
6 赵少飞;复合加载条件下海洋地基承载力特性数值分析方法研究[D];大连理工大学;2006年
7 陈长冰;筒仓内散体侧压力沿仓壁分布研究[D];合肥工业大学;2006年
8 寇哲君;可扩展冲击—接触并行计算及其在汽车碰撞模拟中的应用[D];清华大学;2003年
9 李岩;大型电力变压器线圈电磁力和局部过热问题研究[D];沈阳工业大学;1995年
10 孙曦源;水平荷载作用下软土地基中桶形基础工作机理及承载性能研究[D];大连理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴刚刚;水位下降时堤防稳定性的有限元分析[D];湖北工业大学;2006年
2 李涛;裂隙岩体渗流与应力耦合数值分析及工程应用[D];华北水利水电学院;2005年
3 王立国;剪土环对吸力锚负压沉贯下沉过程中渗流场的影响[D];天津大学;2004年
4 李志强;基于黄土渗流场与应力场耦合关系的试验研究[D];西安理工大学;2006年
5 符阳;盘式制动器热—机耦合的数值仿真与分析[D];煤炭科学研究总院;2007年
6 王瑞新;秦皇岛市地下渗流场及地面变形控制[D];河北工业大学;2006年
7 廖媛丽;渗流对深基坑支护工程的影响研究[D];天津大学;2007年
8 邹新军;考虑应力场耦合作用的均质土堤渗流场理论分析与模型试验研究[D];湖南大学;2001年
9 刘万忠;坝基深厚覆盖层渗流场与应力场非线性耦合研究[D];河海大学;2005年
10 孙小三;边坡稳定性的条分法与有限元法耦合分析[D];浙江大学;2005年
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