[發明專利]一種二維滲流計算模型中考慮三維繞滲效應的方法、裝置

有效

• 申請號: 201910687257.1
• 申請日: 2019-07-29
• 公開（公告）號: CN110472309B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 吳夢喜
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F30/28;G06T17/20;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明實施例涉及一種二維滲流計算模型中考慮三維繞滲效應的方法、裝置，所述方法包括：確定三維滲流計算模型中單位寬度的繞滲系數；在二維滲流計算模型防滲體下游側，沿高程方向設置至少一列繞滲邊界單元；設置所述繞滲邊界單元的滲透系數以及邊界條件，其中所述繞滲邊界單元的滲透系數包括所述三維滲流計算模型中單位寬度的繞滲系數。如此將三維滲流計算模型中單位寬度的繞滲系數通過繞滲邊界單元進入二維滲流計算模型中，實現將三維繞滲效應納入二維滲流計算模型中，可使滲流分析和滲流應力耦合分析更接近實際。

技術領域

本發明實施例涉及土木工程、巖土工程、水利水電與交通工程的大壩與圍堰、基坑、邊坡的技術領域，尤其涉及一種二維滲流計算模型中考慮三維繞滲效應的方法、裝置。

背景技術

大壩、圍堰、堆積體邊坡的滲流以及應力變形與穩定性分析中，常常需要進行二維滲流或二維滲流與應力變形耦合計算，而實際滲流性狀的三維繞滲效應難以在二維模型中予以考慮，造成二維模型計算結果與實際情況存在較大差異。

對于大壩和圍堰，這種存在防滲墻等防滲體系，滲流水在不同高程繞滲進入下游的情況，三維滲流特征顯著。垂直于大壩軸線剖面上的二維滲流計算模型或二維滲流與應力變形耦合計算模型，如果不將壩基和兩岸山體的繞滲影響包含到模型邊界條件之中，通過防滲體系下游模型部分的滲流量低于所模擬剖面的實際滲流量，導致滲流應力耦合結果由于滲流邊界條件與實際差異較大，耦合分析結果中滲流、應力和位移的結果也有可能與實際情況也差異較大，給大壩和圍堰等構筑物的設計和安全分析帶來不利影響。因此，在二維滲流模型或滲流與應力變形耦合分析模型中納入三維繞滲效應的影響，可使滲流分析和滲流應力耦合分析更接近實際。

發明內容

鑒于此，為解決上述技術問題或部分技術問題，本發明實施例提供了一種二維滲流計算模型中考慮三維繞滲效應的方法、裝置。

第一方面，本發明實施例提供了一種二維滲流計算模型中考慮三維繞滲效應的方法，所述方法包括：

確定三維滲流計算模型中單位寬度的繞滲系數；

在二維滲流計算模型防滲體下游側(滲流從上游流向下游)，沿高程方向設置至少一列繞滲邊界單元；

設置所述繞滲邊界單元的滲透系數以及邊界條件，其中所述繞滲邊界單元的滲透系數包括所述三維滲流計算模型中單位寬度的繞滲系數。

在一個可能的實施方式中，所述在二維滲流計算模型防滲體下游側，沿高程方向設置至少一列繞滲邊界單元，包括：

在二維滲流計算模型防滲體下游側，沿高程方向選擇一列接受繞滲流量的單元邊緣；

針對所述單元邊緣，沿著水平方向向各個單元邊緣附加設置至少一列繞滲邊界單元。

在一個可能的實施方式中，所述確定三維滲流計算模型中單位寬度的繞滲系數，包括：

獲取預設三維滲流計算模型；

根據所述三維滲流計算模型，對典型工況的三維穩定滲流進行計算，獲得大壩或者圍堰防滲平面各高程進入下游二維模型中各土層的繞滲流量，各高程到防滲平面下游土層的水頭降落量；

根據所述繞滲流量與所述水頭降落量，確定三維滲流計算模型中高程與繞滲參數對應關系；

根據三維滲流計算模型中垂直于防滲剖面的二維滲流計算模型在防滲體下游側的土層平均寬度，以及三維滲流計算模型中高程與繞滲參數對應關系，計算三維滲流計算模型中單位寬度的繞滲系數。

在一個可能的實施方式中，所述根據所述繞滲流量與所述水頭降落量，確定三維滲流計算模型中高程與繞滲參數對應關系，包括：

利用所述繞滲流量除以所述水頭降落量，獲得三維滲流計算模型中高程與繞滲參數對應關系。