库水位降落时均质土坝非稳定渗流分析

摘要

土坝是水库枢纽的主要建筑物之一，主要起着拦蓄洪水的作用。它具有对地质条件要求低，造价低廉的特点等，因此得到了广泛的应用。在土坝的研究中，土坝的安全一直是人们关注的重点，而渗流是威胁土坝安全的主要因素之一，因此，土坝的渗流问题越来越引起人们的关注。本文从渗流基本理论出发，探求了土坝在非稳定渗流下坝体内自由水面线的变化过程。研究的主要内容有： 1、阐述了渗流基本概念。从土壤水分运动基本方程出发推导出多孔介质中渗流的基本方程，并阐述了稳定渗流、非稳定渗流问题的基本概念及其不同的定解条件，在该理论基础上，进一步得到了稳定、非稳定渗流基本微分方程。 2、概述了渗流问题求解方法。着重介绍了几种数值计算方法，并且详细分析了有限元法的基本原理，有限元法的实施方法和实施步骤，基于Galerkin加权余量法推导了稳定、非稳定渗流微分方程的有限元格式。 3、运用根据有限元原理编制的程序UNSST2，对安徽省定远县桑涧水库土坝的非稳定渗流场进行计算。 根据计算结果分析了桑涧水库库水位下降过程中，不同渗透系数、不同下降速度下坝体内浸润线的变化规律，上游坡出渗点处渗透坡降的变化规律，同时还分析了不同工况下土坝组合参数k/(μv)，t/T及h0/H的数值，并得出了渗流自由面最高点经验公式。 通过本文的研究，初步探讨了水库水位下降过程中，坝体内自由水面线最高点的变化以及上游出渗处渗透坡降的变化，旨在为土坝的设计和运行管理提供切实可行的依据。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章非稳定渗流数学模型及其定解条件

第三章非稳定渗流数值模拟方法

第四章土坝非稳定渗流场变化规律研究

第五章总结与展望

参考文献

致谢