非穩(wěn)定飽和-非飽和滲流場數(shù)值計算關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、該文以服務(wù)于中國水工結(jié)構(gòu)工程及巖土工程建設(shè)為目標(biāo),就目前非穩(wěn)定飽和-非飽和滲流場求解關(guān)鍵技術(shù)中的若干難點問題開展了較為深入的研究,主要研究內(nèi)容及取得的相應(yīng)研究成果如下:(1)開展了復(fù)雜滲流場滲流特性的研究,重點探討了降雨入滲、非飽和蒸發(fā)入滲面、密集排水孔幕等對工程滲流特性的影響.(2)在固定網(wǎng)格結(jié)點虛流量法的基礎(chǔ)上,針對有自由面滲流問題提出了改進結(jié)點虛流量法,并針對逸出面邊界、純虛單元及過渡單元處理等給出了嚴(yán)密的數(shù)學(xué)描述.(3)提出了非

2、飽和蒸發(fā)入滲面的嚴(yán)密精細(xì)的數(shù)值模擬方法,定量分析了非飽和蒸發(fā)入滲面的作用,這對于邊坡工程及農(nóng)田水利工程有著重要的意義.(4)開發(fā)了考慮降雨入滲及非飽和蒸發(fā)入滲的三維非穩(wěn)定飽和-非飽和滲流分析程序CIESUS-3D及專門求解有自由面的穩(wěn)定飽和滲流分析程序PSSS-3D.(5)在對現(xiàn)有排水孔幕數(shù)值模擬方法評價的基礎(chǔ)上,提出并深入研究了密集排水孔幕全精細(xì)模擬技術(shù).(6)引入密集排水孔幕全精細(xì)模擬技術(shù),分別開發(fā)了基于程序CIESUS-3D和PS

3、SS-3D的排水子結(jié)構(gòu)分析程序CIESUSS-3D和PSSSS-3D,并應(yīng)用于江口拱壩工程,成功求解并分析了壩基復(fù)雜滲流場,論證了相應(yīng)的滲控方案.(7)開展了排水子結(jié)構(gòu)分析中的改進技術(shù)研究,提出了重復(fù)排水子結(jié)構(gòu)方法、多重排水子結(jié)構(gòu)方法及自適應(yīng)排水子結(jié)構(gòu)方法.(8)開展了有復(fù)雜邊界面的滲流場反分析方法的研究,在傳統(tǒng)遺傳算法的基礎(chǔ)上,提出了改進加速遺傳算法,并編制了相應(yīng)的計算程序IAGA-OPT.(9)運用該文提出的密集排水孔幕全精細(xì)模擬技

4、術(shù)和改進加速遺傳算法,對水工結(jié)構(gòu)工程及巖土工程中的防滲排水結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)化設(shè)計方法進行了研究,首次提出了防滲排水結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化設(shè)計全局尋優(yōu)一次求解新方法.(10)運用該文提出的改進加速遺傳算法,將之應(yīng)用于非穩(wěn)定非飽和滲流場的反分析求解中,開發(fā)了相應(yīng)的計算程序IAGA-SSSBA,成功進行了碾壓混凝土壩壓水試驗成果整理數(shù)值分析.(11)運用程序IAGA-SSSBA,以嶂山閘為例,建立了針對引起平原地區(qū)水閘閘基滲流"異?，F(xiàn)象"的特征參數(shù)變量的反