高壩工程滲流力學(xué)中的幾類非線性問題研究.pdf

1、滲流非線性問題在高壩工程中經(jīng)常遇到，且目前尚未得到較好地解決。對高壩工程中常見的連續(xù)介質(zhì)和巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流本構(gòu)關(guān)系非線性問題、連續(xù)介質(zhì)和巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流區(qū)域非線性問題、巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流和溫度相互作用非線性問題、連續(xù)介質(zhì)和巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流本構(gòu)關(guān)系和區(qū)域雙重非線性問題進(jìn)行研究，建立相關(guān)問題的數(shù)學(xué)模型，采用解析法和有限元法編寫程序進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)：
　　 ①對于滲流本構(gòu)關(guān)系非線性問題，當(dāng)滲流偏離線性滲流不遠(yuǎn)時，可按線性簡化，反之則應(yīng)該用

2、非線性滲流理論分析。
　　 ②巖體粗糙裂隙的細(xì)部特征對區(qū)域整體滲流影響很大，提出的粗糙裂隙網(wǎng)絡(luò)子單元法可以分析裂隙開度分布不均勻?qū)α严哆^流能力的影響。
　　 ③借鑒連續(xù)介質(zhì)滲流自由面求解的固定網(wǎng)格法，采用傳導(dǎo)矩陣調(diào)整法求解巖體二維裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流自由面問題；采用高斯點法求解連續(xù)介質(zhì)和巖體三維裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流自由面問題。
　　 ④分別采用近似解析解和有限元解得出單裂隙內(nèi)變溫水流水頭與水力坡降成非線性關(guān)系，當(dāng)水流由高溫區(qū)域向

3、低溫區(qū)域流動時，水頭曲線是凸曲線，此時按線性滲流簡化計算水頭值整體偏??；由低溫區(qū)域向高溫區(qū)域流動時，水頭曲線為凹曲線，此時按線性滲流簡化計算水頭值整體偏大：單裂隙內(nèi)，水溫高處水力坡降小，水溫低處水力坡降大；裂隙平均水溫越高，流速越快。巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存在與裂隙寬度相似的溫度偏流效應(yīng)，即節(jié)點水流有偏向水流溫度高的裂隙流動的趨勢。
　　 ⑤對于巖體二維裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流本構(gòu)關(guān)系和區(qū)域雙重非線性問題，采用傳導(dǎo)矩陣調(diào)整法進(jìn)行雙重迭代求解；而對連