基于ANSYS的大壩滲流分析研究.pdf

1、本文首先介紹了滲流基本理論和控制方程,對(duì)比滲流方程和熱方程的相似性,在此基礎(chǔ)上得出可以利用ANSYS熱模塊計(jì)算分析壩體滲流問(wèn)題的結(jié)論。之后介紹了穩(wěn)定和非穩(wěn)定狀態(tài)下滲流問(wèn)題的有限單元法及其求解過(guò)程,并對(duì)ANSYS軟件的熱模塊求解穩(wěn)定和非穩(wěn)定狀態(tài)滲流問(wèn)題的一般步驟進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于大壩滲流分析的首要邊界條件浸潤(rùn)線的確定,本文利用ANSYS軟件中的生死單元技術(shù)來(lái)解決。接著本文利用ANSYS對(duì)話框模式和參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言(APDL)分別對(duì)黑河金盆大壩穩(wěn)

2、定滲流分析。鑒于APDL方式的諸多優(yōu)點(diǎn),本文采用APDL編制非穩(wěn)定滲流ANSYS程序,對(duì)黑河金盆大壩在上游水位下降過(guò)程中大壩水頭變化情況進(jìn)行了定性分析。對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)下的大壩滲透系數(shù)的反演,本文選取黑河金盆大壩2003年至2004年中三組比較穩(wěn)定的滲流觀測(cè)資料,利用ANSYS軟件中的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊來(lái)反演大壩滲透系數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明,心墻靠近上游部分區(qū)域反演出的三組滲透系數(shù)基本一致;而心墻靠近下游部分區(qū)域反演出的滲透系數(shù)變幅較大,滲透系數(shù)不為常數(shù)

3、,這是因?yàn)樵搮^(qū)域可能處于非飽和狀態(tài)下。該結(jié)論與實(shí)測(cè)的等勢(shì)線分布情況相符。說(shuō)明利用ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)反演大壩穩(wěn)定狀態(tài)下滲透系數(shù)的方法是可行的。反演滲透系數(shù)的目的是為了對(duì)大壩滲流狀態(tài)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。最后利用穩(wěn)定狀態(tài)下反求的滲透系數(shù)和壩體材質(zhì)特性作為水文參數(shù),在上游水位上升和下降過(guò)程中,對(duì)壩體滲流狀態(tài)及穩(wěn)定性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。本文嘗試地利用ANSYS有限元法的熱模塊來(lái)求解大壩穩(wěn)定和非穩(wěn)定狀態(tài)下壩體滲流分析,并利用實(shí)例來(lái)證明了該思路和方法的可行性