滲流場及其與應力場的耦合分析和工程應用

該文在總結前人研究成果的基礎上,主要研究和探討了以下四個方面的內容:飽和非-—飽和、穩定—非穩定滲流計算的有限元分析;堤防滲控措施的比較和優化;土體濕化以及濕化變形的計算;土體滲流場和應力場的耦合計算問題.1.闡述了土體的土水勢理論;對非飽和滲流的基本理論、土—水特性曲線和滲透系數的關系以及材料非飽和滲透參數的確定等進行了研究和探討;2.從滲流基本理論出發,以壓力水頭為基本未知量推導多孔介質三維飽和—非飽和、穩定—非穩定滲流問題的微分方程以及方程的有限元格式;在飽和非飽和滲流場的有限元分析中,不僅考慮了飽和區的水體滲流情況,而且也考慮了非飽和區的水分運動情況,將飽和滲流場與非飽和滲流場統一起來進行研究,整個滲流場采用一個支配方程.3.利用三維飽和非飽和滲流有限元程序,對工程算例進行了計算,對水位發生上升和下降的變化時滲流場的變化情況進行了分析和探討.4.介紹了堤防滲透控制的主要內容、垂直防滲和水平防滲的措施;對堤防工程堤基的類型、堤防工程滲流的特點進行了分析,研究和探討堤基滲透性能的各向異性和堤基表層的薄弱透水覆蓋層厚度對滲流場的影響.5.分析了在堤基為上強下弱、堤基為深厚的強透水層等多種情況下,各種垂直防滲墻(全封閉式防滲墻、半封閉式防滲墻和懸掛式防滲墻)的適用條件和防滲方案的優化等,同時探討了防滲墻的滲透系數對防滲效果的影響.6.闡述了土體的濕化變形以及濕化變形產生的機理,對濕化變形的計算方法作了一些探討;結合算例,采用非線性彈性模型,對土體的分級加荷、土體濕化所引起的應力場、位移場的變化等進行了分析.7.以達西定律、質量守恒定律等為基礎,推導出了考慮孔隙比變化的非穩定滲流場的微分方程和有限元方程.