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《双层堤基管涌动态发展有限元模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、水利水电技术第38卷2007年第2期双层堤基管涌动态发展的有限元模拟12111丁留谦,吴梦喜,刘昌军,孙东亚,姚秋玲(11中国水利水电科学研究院,北京100038;21中国科学院力学研究所,北京100080)提出了模拟堤基管涌动态发展的概化模型,编制了相应的计算程序,用砂槽模型试验结果进行了验证,并对双层堤基管涌发展过程中的渗流场特点进行了计算分析,对有限元计算中的参数取值进行了探讨。双层堤基;管涌;有限元;模拟中图分类号:TV871文献标识码:A文章编号:100020860(2007)0220036204Numericalsimulationofdynamicdev
2、elopmentofpipingintwo2stratumdikefoundations12111DINGLiu2qian,WUMeng2xi,LIUChang2jun,SUNDong2ya,YAOQiu2ling(11ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,Beijing100038,China;21InstituteofMechanics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080,China)Abstract:Generalizedmodelsforsimulati
3、ngtheDynamicDevelopmentProcessofPipingareputforwardandcorrespondingcomputercodeisdeveloped1Simulationresultsarevalidatedwithin2doorflumetestresults1Thecharacteristicsof3Dseepagefieldoftwo2stra2tumdikefoundationsduringpipingdevelopingarestudied1ThedeterminationsofparametersinFEManalysesa
4、rediscussed1Keywords:two2stratumdikefoundations;piping;finiteelementmethod;simulation本文在砂槽模型试验研究成果的基础上,根据管1引言涌发展的机理和现象,采用扩大管涌区渗透系数的方堤基管涌是江河大堤汛期常见且危害严重的险法,同时引入管涌发展的临界比降判别准则,用统一情之一,管涌的发展机理及特点是大家关心和研究模式实现了管涌区和渗流区的耦合计算,采用20结[1]的焦点问题。近年来,一些学者对堤基管涌发展点高次等参单元,提高了管涌区发展前端锋面渗透比的机理、过程、临界水力比降等进行了大量试
5、验理降的计算精度。结合双层堤基砂槽模型试验结果,对[2～10]论研究,不但为堤基管涌的防治提供了依据,计算参数的合理取值进行了探讨,对管涌发展过程中也为建立管涌动态发展的数学模型和数值分析提供渗流场的特点进行了计算分析。了基础。2管涌动态发展的有限元模拟方法[12]在管涌发展的数值模拟方面,殷建华利用有限元方法,分析了管涌区长度和渗透系数对渗流场211管涌动态发展的概化数学模型及数值实现[2～9]的影响,但没有涉及管涌发展前端锋面的破坏问根据砂槽模型试验和已有的研究成果,管涌题。动态发展的数学模型应包括以下几个方面:(1)非管[13]张家法等采用扩大管涌区渗透系数的方
6、法对涌破坏区的达西渗流场模型;(2)管涌通道内的水流[14]管涌发展进行了有限元模拟研究。李守德基于对基坑渗流场特性的分析,提出了使用有限元迭代搜索收稿日期:2006212219方法模拟基坑工程管涌发生过程的方法。但是,对管基金项目:水利部科技创新项目(SCX2000-02和SXC2001-09);涌发展的控制参数及管涌破坏的临界水力比降没有做水利部重大项目“防洪减灾重大技术问题研究”。深入探讨。作者简介:丁留谦(1965—),男,教授级高级工程师,副所长。36WaterResourcesandHydropowerEngineeringVol138No12丁留谦,等∥
7、双层堤基管涌动态发展的有限元模拟输沙模型;(3)管涌通道尖端过渡区及土体破坏模一定程度上降低单元网格大小对水力比降计算结果的型;(4)管涌出口段高含沙水流及水力损失模型。其影响。当计算的垂直和水平比降有一个大于临界比降中达西渗流场模型已经很成熟,管涌通道水流输沙模时,即认为单元被破坏。型可以借鉴已有的河流泥沙研究成果,但需要考虑管数值计算程序中,首先判断单元是否在管涌破坏涌通道沿程流量变化的特点。管涌通道尖端过渡区及区的外边界上,然后根据计算结果判别单元是否发生土体破坏模型同时涉及流沙、高含沙水流、土体应力破坏,具体采用标识节点的方法进行追踪。如有满
