基于LU模型的土石壩溫度場(chǎng)與飽和-非飽和滲流場(chǎng)耦合分析.pdf

1、滲流問(wèn)題一直是土石壩工程研究的重點(diǎn)課題，在實(shí)際工程的滲流計(jì)算中，滲流場(chǎng)多被單獨(dú)考慮進(jìn)行研究，然而，滲流場(chǎng)受外界多方面環(huán)境影響，溫度作為土石壩滲流場(chǎng)的重要影響因素應(yīng)加以考慮，土石壩滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)是相互影響的雙向耦合關(guān)系，通過(guò)研究?jī)蓤?chǎng)耦合關(guān)系，可以建立更為合理的耦合模型，從而得出較為精確的數(shù)值解。由于滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)具有較強(qiáng)的耦合關(guān)系，可以通過(guò)研究溫度場(chǎng)來(lái)反饋滲流場(chǎng)特性，從而將研究成果應(yīng)用到滲流監(jiān)測(cè)中，為實(shí)際工程提供理論參考。
　　本文

2、主要采用理論分析和數(shù)值模擬的方法研究土石壩滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)耦合特征。首先，通過(guò)理論分析揭示了兩場(chǎng)相互作用的機(jī)理，在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬方法分析了兩場(chǎng)耦合的基本特征，最后，通過(guò)實(shí)際工程進(jìn)一步研究了兩場(chǎng)耦合關(guān)系。本文主要內(nèi)容和成果如下：
　　（1）通過(guò)探究多孔介質(zhì)對(duì)流傳熱基本理論以及相關(guān)參數(shù)的影響因素，認(rèn)為土石壩飽和區(qū)域傳熱主要受對(duì)流傳熱影響，非飽和區(qū)域主要受熱傳導(dǎo)影響，也受對(duì)流傳熱影響；同時(shí)，認(rèn)為流體的密度和粘度受溫度影響的變化會(huì)對(duì)

3、土體的滲透性產(chǎn)生影響，尤其是流體粘度的變化會(huì)對(duì)滲流產(chǎn)生較大影響。
　?。?）研究了 L u導(dǎo)熱模型來(lái)描述傳熱參數(shù)隨含水率的變化關(guān)系。通過(guò)實(shí)測(cè)資料與理論分析研究了Lu導(dǎo)熱模型的計(jì)算精度，認(rèn)為其能夠較為精準(zhǔn)的刻畫(huà)土體導(dǎo)熱系數(shù)隨含水率的變化關(guān)系。計(jì)算結(jié)果表明：通過(guò)估算巖土體石英含量采用Lu模型來(lái)描述導(dǎo)熱系數(shù)與飽和度的定量關(guān)系是可以滿足精度要求的；相比于常物性耦合模型，變物性滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)耦合模型計(jì)算更加精確；滲流場(chǎng)對(duì)溫度場(chǎng)影響較大，飽和

4、區(qū)域溫度主要受對(duì)流傳熱影響，非飽和區(qū)域主要受熱傳導(dǎo)影響，滲流速度越大，對(duì)流傳熱影響越明顯。
　?。?）以某土石壩工程為例，研究分析了大壩的三維滲流狀態(tài)，同時(shí)，建立了防滲墻滲漏下的土石壩兩場(chǎng)耦合模型，分析了滲漏情況下的土石壩溫度場(chǎng)與滲流場(chǎng)響應(yīng)特征，當(dāng)土石壩防滲墻發(fā)生滲漏時(shí)，滲漏通道附近的巖土體受庫(kù)水溫影響，必將改變其周?chē)鷾囟葓?chǎng)的分布，若通過(guò)測(cè)溫儀器監(jiān)測(cè)到該處溫度場(chǎng)的變化，便可以捕捉到滲漏點(diǎn)以及滲漏發(fā)生的時(shí)間。通過(guò)分析大壩溫度場(chǎng)變化是