基于非稳定渗流及其作用下的边坡稳定性数值模拟

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1、西安理工大学硕士学位论文非稳定渗流及其作用下的边坡稳定性数值模拟姓名：王晓章申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：党发宁20040301摘要非稳定渗流及其作用下的边坡稳定性数值模拟学科：岩土工程导师：党发宁教授签名：作者：王晓章签名：摘要在介绍了渗流问题有限元公式的基础上，编制了二维稳定和非稳定渗流问题有限元计算程序。对各种计算渗流自由面的方法进行了比较，并在此基础上提出了一种计算自由面的新方法——变单元渗透系数法，使用该方法计算渗流自由面只需进行一次网格剖分，完全通过程序迭代即可较准确地求出自由面的位置。通过两个算例验证了变单元渗透系数法和所编的非稳定渗流程序的正确性。利用所编写的非

2、稳定渗流计算程序，计算土石坝上游水位变化时自由面位置随时间的变化规律、孔隙水压力的分布情况。探求渗流场在不同坝型、不同渗透系数以及不同的水位升降速度下的变化规律。把在计算非稳定渗流中所得到的孔隙水压力分布用于边坡极限平衡分析。综合分析坝体上游水位变化时，均质坝上、下游边坡和心墙坝上游边坡安全系数的变化规律。本文的研究工作在改进和完善计算渗流自由面的方法方面进行了有益的尝试。通过对数值算例的精心设计和较为深入细致的分析，对水位变化渗流场的分布以及由此引起的滑坡失稳的机理和规律有了进一步的认识。可为非稳定渗流下边坡稳定分析、滑坡灾害预报和边坡治理等方面提供有用的参考，具有一定的理论意义和使用价

3、值。关键词：有限元法非稳定渗流变单元渗透系数法孔隙水压力边坡稳定性分析I西安理工大学硕士学位论文NumericalSimulationofUnsteadySeepageandStabilityAnalysisofSlopeSubject:GeotechnicalEngineeringAdvisor:DangFaNingSignature:Author:WangXiaoZhangSignature:ABSTRACTOnthefoundationoftheseepageproblemfiniteelementmethodformula,two-dimensionfiniteelementcal

4、culationprogramofsteadyandunsteadyseepageproblemhasbeenworkedout.Comparedtovariouskindsofcalculatingseepagefreesurfacemethods,onthisbasisproposesonenewcalculatingmethodoftheseepagefreesurface--variableseepagecoefficientmethod.Usingthemethodtocalculateseepagefreesurfacewhichonlyonegriddingisneeded,

5、thepositionoffreesurfacecanbecalculatedpreciselythroughprogramiterationtotally.Thetwoexamplesshowthatvariableseepagecoefficientofelementmethodandunsteadyseepageprogramarecorrect.Theprogramisutilizedtocalculatesoilrocksdamfreesurfacepositionvariationandpore-waterpressuredistributionconditionwithtim

6、ewhentheupwaterlevelpositionchanged.Thechangingruleoftheseepagefieldunderthedifferentdamtype,permeatecoefficientanddifferentrisingorfallingspeedofthewaterlevelisexplored.Pore-waterpressuredistributioncalculatedbytheprogramisusedtoslopelimitedequilibriumanalysis.issyntheticallyanalyzedwiththefluctu

7、ationoftheupperreach’swaterlevelofII摘要thedammass.Thechanginglawsofslopesafetycoefficientofhomogeneousdamandcore-walldamupperordownareanalyzedsyntheticallywhentheupperwaterlevelchanged.Anattemptonthedevelopmentand