无限深透水地基上土石坝水平铺盖防渗体渗流的数值解

摘要

在土石坝的研究中，土石坝的安全问题一直是人们追逐的热点，而坝基的渗流稳定又是影响土石坝安全的主要问题之一。所以，土石坝坝基的渗流安全问题愈来愈引起坝工领域的关注。我国的水库大坝中有相当大的部分为土石坝，从现有的坝基防渗控制理论来看，还没有较成熟和完善的针对无限深透水地基上的坝基渗流控制计算理论。 在讨论无限深透水地基上土石坝的坝基渗流控制问题时，本文利用直接边界元法进行分析和讨论，进而建立数学模型进行计算。采用直接边界元法解决该问题的难度主要在于：当进行水平铺盖防渗计算时，无限深透水地基的部分边界难以确定。本文根据直接边界元法的基本原理，假设从坝基以下的某一深度找到一条边界，当以该边界为模型算出的值与实测值相比很接近时，可近似认为所假设的边界就是其实际边界。同时，本文还用直接边界元法对无限深透水地基上土石坝水平铺盖长度对渗流的影响进行分析。本文在最后部分，对求解渗流问题的三种数值方法有限单元法、直接边界元法和边界点法的优缺点进行了有益的探讨。

目录

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第一章绪论

1.1引言

1.2渗流破坏及其控制方法

1.2.1渗透破坏的含义

1.2.2渗流破坏的判别方法

1.2.3坝基渗流控制的措施

1.3渗流控制的研究和发展

1.3.1渗流控制原理的两种假说

1.3.2渗流控制的基本内容

1.3.3渗流控制的计算方法

1.3.4渗流控制理论的发展

1.3.5渗流控制理论的研究现状

1.4本文研究的意义

1.5本文的研究内容与创新之处

1.5.1本文的主要研究内容

1.5.2研究的可行性分析

1.5.3本文研究的创新点

第二章边界元方法

2.1什么是边界元方法

2.2边界元方法的发展

2.3边界元方法的基础

2.3.1拉普拉斯(Laplace)方程的基本解

2.4边界元方法的两种列式

2.5边界元方法与有限差分法、有限单元法的比较

第三章土石坝渗流问题的直接边界元法

3.1渗流分析及调和函数问题

3.2二维渗流的基本微分方程和边界条件

3.2.1渗流的基本方程

3.2.2饱和流的边界条件

3.3关于无限深透水地基的定义

3.4土石坝渗流的计算任务

3.5渗流问题的基本假定

3.6渗流问题的直接边界元法

3.7计算过程

3.8数学模型的建立

3.9工程计算实例

3.9.1工程概况

3.9.2坝体浸润线计算

3.9.3坝基渗透坡降计算

3.10水平铺盖防渗长度对渗流的影响

第四章坝基渗流问题的边界点法、直接边界元法和有限单元法的比较

4.1渗流问题边界点法

4.1.1间接边界元法

4.1.2边界点法

4.1.3渗流问题边界点法

4.2边界点法与直接边界元法比较

4.3坝基渗流问题的直接边界元法与有限单元法比较

4.3.1有限单元法

4.3.2算例与对比分析

第五章结语

主要参考文献

致谢

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