【《两河口心墙堆石坝工程渗流计算案例》1400字】

两河口心墙堆石坝工程渗流计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u15862两河口心墙堆石坝工程渗流计算案例 1115231.1有限元模型建立 147181.2渗流计算原理 2307651.3计算参数 3153241.4计算工况 3115761.5计算结果 41.1有限元模型建立本次设计中，对两河口心墙堆石坝整个坝体进行了完全的模拟，根据坝体最大断面，在CAD中对大坝剖面进行适当的简化，在ANSYS中拉伸建出整个坝体的模型并再对坝体进行适当的简化。本设计使用ANSYS软件对堆石坝进行了三维建模，得到的三维有限元模型一共有148266个单元，146961个节点，该有限元模型单元的选择为，主要采用的单元为8结点6面体，部分采用了棱柱体单元，采用棱柱体单元主要是为了适应边界的过渡。在堆石坝的应力变形仿真计算中，本设计大坝堆石体材料的本构关系采用的模型是邓肯E-B模型。通过ANSYS软件建立的两河口心墙堆石坝的三维有限元模型如图1.1所示，心墙体三维有限元模型如图1.2所示，三维坝体剖面的填筑材料分区如图1.3所示。图1.1两河口心墙堆石坝三维有限元模型图1.2心墙体三维有限元模型图1.3三维坝体剖面材料分区1.2渗流计算原理假设在非饱和土中，达西定律仍然是存在的，并且当时间变化时，孔隙气压力不会因此而产生变化，并且对于土结构平衡条件和不同流体流动之间的相互作用可以不用考虑，综上，就可以得到当地下水非稳定渗流流经饱和区与非饱和区时的控制方程[14]：∂∂x稳态渗流即水头H不会随着时间变化而变化时，则根据（1.1）能够得到地下水稳态渗流的控制方程：∂∂x式中，H为水头，y为位置水头；kx、ky为x、y方向的渗透系数；Q为微元体边界流量；mw为体积含水量变化系数；1.3计算参数本设计中渗流计算的计算参数如表5.1所示表1.1材料渗透系数材料名称渗透系数K（cm/s）心墙料5×10-6反滤层15×10-3反滤层25×10-2过渡层3×10-1堆石区3×10-11.4计算工况水体在土体中流动时会产生水头损失，主要是因为水体在土体中流动时，土颗粒会对水体有阻碍作用，对水体产生了阻力，而由牛顿第三定律即作用力与反作用力的原理可以知道，相应于水体受到的来自土颗粒的阻力，水体流经的地方也会对土体颗粒施加一种渗透体积力，这种渗透体积力会对坝体的稳定和应力变形起很大的作用，为了真实地模拟坝体的应力变形状态，考虑水库蓄水全过程，为后期进行坝体流固耦合分析计算提供基础数据，需要选取多个蓄水高程，分别对这些蓄水高程进行稳定渗流分析。在上游水位中选取13个水位高程作为本设计有限元稳定渗流计算工况，具体见表1.2。下游水位取2595m。表1.2上下游水位对应表序号上游水位下游水位12605259522678259532685259542693259552742259562785（死水位）2595727902595828082595928202595102832259511284425951228532595132865（正常蓄水位）2595针对蓄水过程，列出2678m、2785m、2865m三个水位的计算结果。1.5计算结果经三维有限元法计算，选取有限元网格z方向处于最中间的一层网格作为最大断面进行分析整理，各水位下心墙削减水头百分率如表1.3所示，绘制剖面等压力水头线如图所示1.1~1.3。表1.3各库水位高程心墙削减水头值库水位高程心墙内浸润面高程削减水头百分率上游下游差值26782671.32595.878.596.0%27852782.42598.6183.896.1%28652860.62600.5260.196.3%注：表中削减水头百分率=（H上心墙−H由坝体剖面压力水头线分布图可见，浸润面在心墙上下游发生了突降。由表1.3可见，心墙削减水头随着库水位的增高而变大，库水位高程2678m、2785m、2865m下，心墙削减水头分别为78.5m、183.8m、260.1m，分别占上下游水头差的96.0%、96.1%、96