基于實(shí)域總勢(shì)能計(jì)算滲流溢出點(diǎn)的位置.pdf

1、滲流自由面問(wèn)題的研究已成為巖土工程方向一個(gè)重要的研究課題。滲流計(jì)算的主要任務(wù)是計(jì)算滲流場(chǎng)的滲流量、水頭、水力坡降等滲流要素，從而為穩(wěn)定性分析及選取合理的滲控設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)。滲流自由面的確定是求解滲流場(chǎng)的關(guān)鍵，而溢出點(diǎn)位置的確定是精確計(jì)算滲流自由面的前提。基于有限單元法提出了一種確定二維穩(wěn)定滲流場(chǎng)溢出點(diǎn)位置和計(jì)算滲流自由面的方法，研究成果包括：
　?。?）采用以往有限元法計(jì)算滲流溢出點(diǎn)時(shí)，全域總勢(shì)能法求解精度高且無(wú)需同自由面迭代。

2、但是全域總勢(shì)能包含了自由面以上區(qū)域的勢(shì)能，給計(jì)算結(jié)果帶來(lái)了誤差。本文在全域總勢(shì)能的基礎(chǔ)上，提出了實(shí)域總勢(shì)能的概念，將虛域勢(shì)能從全域總勢(shì)能中剔除，消除了因虛域勢(shì)能造成的誤差，提高了滲流溢出點(diǎn)的計(jì)算精度。工程實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明，基于實(shí)域總勢(shì)能求解溢出點(diǎn)具有更高的精度和穩(wěn)定性。
　?。?）基于實(shí)域總勢(shì)能最小原理，對(duì)自由面以上的虛域單元做不同處理：調(diào)整虛域單元的滲透系數(shù)或在有限元計(jì)算時(shí)將虛域單元丟棄，以及對(duì)實(shí)域總勢(shì)能最小值計(jì)算方式的不同，提

3、出了變滲透系數(shù)調(diào)節(jié)點(diǎn)法、變滲透系數(shù)曲線擬合法、丟單元調(diào)節(jié)點(diǎn)法、丟單元曲線擬合法四種確定溢出點(diǎn)位置的方法。分別采用四種方法計(jì)算工程實(shí)例，丟單元調(diào)節(jié)點(diǎn)法有較高的計(jì)算精度。
　?。?）求解滲流自由面常采用虛單元法，但是該法需不斷調(diào)整通過(guò)自由面的單元，迭代效率慢且易造成單元畸形。本文對(duì)有限元法求解的自由面節(jié)點(diǎn)水頭做曲線擬合，無(wú)需調(diào)整單元，即可得到高精度的滲流自由面曲線。應(yīng)用本文方法求解實(shí)際工程算例表明，該方法精度高，穩(wěn)定性好，效率高，與實(shí)