管涌的试验研究与有限元模拟

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1、申请同济大学工学硕士学位论文管涌的试验研究与有限元模拟培养单位：土木工程学院一级学科：土木工程二级学科：水文学与水资源研究生：徐有缘指导教师：缪俊发教授副指导教师：周健教授二OO七年二月摘要由于管涌的复杂性和随机性，关于管涌渗透变形的机理目前还存在较大争议。管涌产生过程中的渗透水与土体之间各种复杂的相互作用决定了管涌发展和随时间的变化。这是一个非线性的动态过程，目前尚无公认最合适的研究方法与理论。因此，从细观的角度运用成熟的电子摄像和有限元理论探讨管涌形成与发展的机理具有重大的理论意义．本文在搜集总结前人结果的基础上，进行了管涌的模型试验，对

2、试验现象及结果进行了详细叙述和总结，并且根据试验数据，对现象进行了分析解释。再通过对渗流有限元基本原理的阐述和对温度场与渗流场相似性的论证，以大型通用有限元分析软件,棚SYS为平台，对管涌的渗流场问题进行了分析，取得了一些有价值的成果，本文的主要工作包括：(1)大量搜集管涌国内外相关研究资料，其中主要包括管涌渗透破坏机理的研究和管涌试验和数值模型研究两大方面，在此基础上对管涌的国内外研究现状进行了综述。(2)进行管涌渗透破坏的模型试验，并对模型试验的试验方案、试验的前期准备工作、试验步骤以及试验后的现象和结果进行了详细阐述。(3)从渗流基本理

3、论出发，详细阐述了渗流有限元分析的基本原理．并根据温度场和渗流场的相似性，研究了利用大型通用有限元分析软件ANSYS的热分析功能计算了管涌的渗流场。阐明了计算的基本步骤，确定了求解渗流量、渗流速度场和渗透比降的方法。(4)利用ANSYS的温度场分析功能，对均质、各向同性下管涌试验的渗流场进行了分析计算，并基于其中两组试验，给出了具体的分析结果，对结果进行了比较验证。最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。关键词：管涌、I临界水力梯度、渗流破坏、有限元Abs仃aotDuetotheflexiblyandfand锄nessofpiping．t

4、hemechanismofpenelrationdeformationisingreatdispute．Theoompl嚣interactionsbetweenwaterandsoilintheprocessofpipingprove％thatthepipingdevelopsandchangeswiththetime．Thisisanonlineardynamicproocss，thereis110generallyacceptedtheorywiththemostappropriatemcthod．So,ilseofelectronico

5、mncrflsinamicro-perspectivewayandtheFiniteElementTheorytodisoussthedevelopmentendformationofpipinghasagreatsignifioanoe．Thisarticlesummarizesandconcludedfromtheresearohofthepre．deocssor,carried011withamodelexperiment,madeadetaileddescriptionandasummaryofthebasisofexperiment

6、aldatafortheanalysisandinterpretationofthephenomenon,andaoenrdingtotheexperimentrcsult，givesseineexplorationaboutthephenomenon．throughthefmitcclementdescriptionofthebasictenetsandthedemonstrationofthesimilaritybetweenthetemperaturefieldandseepage，usethelarge·scalefiniteelem

7、entanalysissofhvar。ANSYSaStheplatformtoanalysistheseepageproblem．Themainworkincludes：(1)Collectlargeamountofrelatedresearoh．whichmailIlyincludetheinfiltrationandsabotagepipingandpipingmcolumismofthetwotestsandnumericalmodal,inthepipingbasedontheoun'entsituationathomeandabro

8、ada∞rcviawcd(2)Carriedonwithamodelexpemaent,madeadetaileddescriptionandasmmaryofth