基于實域總勢能計算滲流溢出點的位置.pdf

1、滲流自由面問題的研究已成為巖土工程方向一個重要的研究課題。滲流計算的主要任務(wù)是計算滲流場的滲流量、水頭、水力坡降等滲流要素，從而為穩(wěn)定性分析及選取合理的滲控設(shè)計方案提供依據(jù)。滲流自由面的確定是求解滲流場的關(guān)鍵，而溢出點位置的確定是精確計算滲流自由面的前提。基于有限單元法提出了一種確定二維穩(wěn)定滲流場溢出點位置和計算滲流自由面的方法，研究成果包括：
　?。?）采用以往有限元法計算滲流溢出點時，全域總勢能法求解精度高且無需同自由面迭代。

2、但是全域總勢能包含了自由面以上區(qū)域的勢能，給計算結(jié)果帶來了誤差。本文在全域總勢能的基礎(chǔ)上，提出了實域總勢能的概念，將虛域勢能從全域總勢能中剔除，消除了因虛域勢能造成的誤差，提高了滲流溢出點的計算精度。工程實例計算結(jié)果表明，基于實域總勢能求解溢出點具有更高的精度和穩(wěn)定性。
　?。?）基于實域總勢能最小原理，對自由面以上的虛域單元做不同處理：調(diào)整虛域單元的滲透系數(shù)或在有限元計算時將虛域單元丟棄，以及對實域總勢能最小值計算方式的不同，提

3、出了變滲透系數(shù)調(diào)節(jié)點法、變滲透系數(shù)曲線擬合法、丟單元調(diào)節(jié)點法、丟單元曲線擬合法四種確定溢出點位置的方法。分別采用四種方法計算工程實例，丟單元調(diào)節(jié)點法有較高的計算精度。
　　（3）求解滲流自由面常采用虛單元法，但是該法需不斷調(diào)整通過自由面的單元，迭代效率慢且易造成單元畸形。本文對有限元法求解的自由面節(jié)點水頭做曲線擬合，無需調(diào)整單元，即可得到高精度的滲流自由面曲線。應(yīng)用本文方法求解實際工程算例表明，該方法精度高，穩(wěn)定性好，效率高，與實