地下厂房洞室群渗流场数值分析及渗控方案研究

摘要

渗流分析和控制技术对工程安全和经济合理性的影响越来越大，渗控方案研究也是水工建筑物设计中的重要组成部分。在总结前人研究成果的基础上，针对水利工程中具体的地下厂房渗流问题，对地下厂房洞室群渗流场的有限元分析及防渗排水系统设置做了较详细的研究工作。主要内容有：
　　 1.以“以管代孔”、“以缝代井列”模拟密集排水孔幕为基本思想，以周创兵提出的坝基排水幕的等效模拟方法为计算依据，运用各向异性的等效结构面模拟排水孔幕，这样既克服了计算精度与网格划分的矛盾，又便于有限元分析软件的运用。
　　 2.通过对含有排水孔混凝土重力坝算例的渗流模拟分析，表明本文采用的各向异性渗透性能的等效结构面，模拟排水孔幕得到良好的效果，可以应用于含有复杂渗控结构的大坝、边坡以及地下厂房等的渗流场模拟。
　　 3.以Seep3D软件为平台，运用有限元分析方法，对具体工程实例乌弄龙水电站枢纽区渗流场进行了计算分析。根据枢纽区工程地质和水文地质资料建立了三维有限元分析模型，系统的研究了乌弄龙水电站枢纽区施工期、运行期的三维渗流场，根据各工况渗流场计算结果表明：本工程现拟采用的排水降压系统及挡水帷幕的设计是正确合理的，在右岸地下水位相对较高和下游高水位等多种不利条件下，目前拟采用的渗控措施能够有效地将厂房周围的渗透来水防排在外，进而厂房区域大部分岩体都处于渗流疏干区，满足工程施工和安全的需要。

目录

声明

摘要

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 渗流力学发展现状

1.3 渗流分析的基本方法

1.4 论文的指导思想和研究内容

1.5 论文的技术路线

2 渗流有限元分析基本理论

2.1 渗流的基本理论

2.1.1 渗流的基本概念

2.1.2 渗流的基本定律—达西定律

2.2 渗流的基本方程

2.2.1 渗流连续性方程

2.2.2 渗流基本微分方程

2.2.3 渗流微分方程的定解条件

2.3 渗流的有限元方法计算理论

2.4 地下厂房渗流特性

3 排水孔幕模拟方法

3.1 研究现状

3.2 排水孔(幕)的模拟原理

3.3 排水孔(幕)的模拟方法

3.4 Seep 3D软件及其功能简介

3.4.1 Seep 3D软件简介

3.4.2 Seep 3D软件功能简介

4 含排水孔模型的渗流场数值分析

4.1 含排水系统的混凝土重力坝

4.1.1 计算模型

4.1.2 边界条件

4.1.3 计算工况

4.1.4 计算结果

4.2 本章小结

5 施工期枢纽区渗流场分析

5.1 乌弄龙水电站工程概况

5.1.1 工程概况

5.1.2 主要建筑物布置

5.1.3 地下厂房防渗设施布置

5.2 施工期渗流场计算说明

5.2.1 计算模型

5.2.2 边界条件

5.2.3 材料参数

5.2.4 计算工况

5.3 施工期厂房无帷幕渗流场特性分析

5.3.1 工况—渗流场分析

5.3.2 工况二渗流场分析

5.4 本章小结

6 运行期枢纽区渗流场分析

6.1 运行期渗流场计算说明

6.1.1计算模型

6.1.2 边界条件

6.1.3 材料参数

6.1.4 计算工况

6.2 运行期不同蓄水工况的渗流场特性分析

6.2.1 正常蓄水位工况渗流分析

6.2.2 设计洪水位工况渗流分析

6.2.3 校核洪水位工况渗流分析

6.3 运行期渗控措施敏感性分析

6.3.1 正常运行工况,帷幕正常、排水措施全部失效的稳定渗流场

6.3.2 正常运行工况,帷幕失效,排水孔正常工作时的稳定渗流场

6.3.3 正常运行工况,帷幕、排水措施全部失效的稳定渗流场

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要结论和建议

7.2 有待进一步研究的内容

致谢

参考文献

附录