本文選題：非達西滲流　切入點：土石壩　出處：《昆明理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：目前,滲流問題的工程應用基本采用線性達西定律,但是地下水在多孔介質(zhì)中的實際流動受各種因素綜合影響,流動比較復雜,滲流運動實際呈非線性。許多的試驗資料和監(jiān)測資料也證實了存在很多偏離線性達西滲流的現(xiàn)象。因此,若仍然運用線性達西滲流定律,使計算得到的水頭分布和滲流量都存在很大誤差,對滲流運動的描述與實際情況存在差異,并且滲流運動在工程各個領(lǐng)域普遍存在,許多工程事故都是由滲流破壞引起的,特別在某些特殊的情況下對工程的安全具有很大的影響。因此,對偏離達西滲流現(xiàn)象的研究具有重要且深遠的意義。本論文通過對滲流基本理論分析,且以滲流力學的基本原理為基礎對非達西滲流開展了如下工作:(1)滲流基本原理概述。分別對達西定律及非達西滲流理論進行了概述,分析產(chǎn)生非達西滲流的原因,并對滲流分析方法、滲流數(shù)值計算原理、達西滲流基本微分方程推導等作了總結(jié)介紹。(2)分析產(chǎn)生非達西滲流的原因,針對滲流運動方程的非線性特性,結(jié)合土石壩滲流實際情況,采用流動勢的形式推導了同時考慮重力和慣性力的非達西滲流微分方程,并用有限體積法對該方程進行離散求解。(3)采用FORTRAN語言編寫計算程序,利用ANSYS軟件對研究對象進行實體建模,將單元節(jié)點信息導入SP程序的前處理模塊并生成單元拓撲關(guān)系文件,調(diào)用程序進行計算并通過TECPLOT軟件輸出計算結(jié)果。(4)參照前人的研究及實驗結(jié)果,對方程的合理性和準確性進行驗證。(5)以實際工程為例,采用非達西滲流的SP程序進行數(shù)值模擬,并將達西滲流模擬計算結(jié)果與非達西滲流模擬計算結(jié)果做對比分析。由此得出,采用非達西滲流計算,自由液面會有所升高,大壩下游的溢點出也會稍微上升,水力坡降會增大,壩基處更加明顯,并且隨著上游水頭的增加,水力坡降增幅加大,本文非達西滲流公式所計算滲透流量有所減少,非達西滲流的現(xiàn)象更加的明顯。
[Abstract]:At present, the engineering application of seepage problem basically adopts the linear Darcy law, but the actual flow of groundwater in porous media is affected by various factors, and the flow is quite complex. The seepage movement is actually nonlinear. Many experimental and monitoring data confirm that there are many deviations from the linear Darcy seepage. Therefore, if the linear Darcy seepage law is still applied, The calculated water head distribution and seepage discharge have great errors, the description of seepage movement is different from the actual situation, and seepage movement is common in all fields of engineering, and many engineering accidents are caused by seepage failure. Especially under some special circumstances, it has great influence on the safety of engineering. Therefore, the study of deviation from Darcy seepage phenomenon is of great and far-reaching significance. And based on the basic principles of seepage mechanics, the following work is carried out on non-Darcy seepage: 1) the basic principle of seepage is summarized. Darcy's law and non-Darcy seepage theory are summarized respectively, and the causes of non-Darcy seepage are analyzed. The analysis method of seepage, the principle of seepage numerical calculation and the derivation of basic differential equation of Darcy seepage are summarized and introduced. According to the actual seepage situation of earth-rock dam, the differential equation of non-Darcy seepage considering gravity and inertial force is derived by using the form of flow potential, and the equation is solved discretely by finite volume method. The calculation program is compiled by FORTRAN language. The research object is modeled by ANSYS software, the unit node information is imported into the preprocessing module of SP program and the unit topological relation file is generated. According to the previous research and experimental results, the rationality and accuracy of the equation are verified. (5) taking the actual engineering as an example, the non-Darcy seepage SP program is used to carry out numerical simulation. The results of Darcy seepage simulation and non-Darcy seepage simulation are compared and analyzed. It is concluded that the free liquid surface will be increased and the overflow point will rise slightly after using non-Darcy seepage calculation. The hydraulic slope will increase, the dam foundation will become more obvious, and with the increase of upstream water head, the increase of hydraulic gradient will increase, the seepage flow calculated by the non-Darcy seepage formula in this paper will be reduced, and the phenomenon of non-Darcy seepage will be more obvious.
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O357.3

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本文編號：1596918