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wwgclj520 2018-12-14 10:47

矩形大坝无侧限渗流

本案例主要讨论的是经典的矩形大坝无侧限渗流问题,问题设置如图36.1所示。大坝高度HA=10m,长度L=5m;在左侧,水位线位于HA=10m处,在右侧位于HB=4m。考虑到这些条件,施加水压力边界条件时,左侧和右侧(注意边界压力的符号)的压力分别从顶部线性变化到HAγw= -980kPa,HBγw= -39.2kPa。最后,在底部施加无渗流边界条件。没有施加任何边界条件的其余边界将被视为渗流面,即在零压力作用下可发生渗流的边界。
[attachment=330590]

图36.1 矩形大坝无侧限渗流(水压力边界条件)
或者,可以使用固定水头边界条件来代替固定水压力边界条件,压力水头定义为:
                             h = y - p/γw                                                             (36.1)
其中y是垂直坐标,p是压力(在完全饱和范围内为负,与用于应力的符号一致)。因此,在左边界处的压力变化为:
                              pA = -γw (HA + y0 -y)                                                       (36.2)
其中,y0是大坝基础上的垂直坐标,等效边界水头为:
                             hA = HA + y0                                                             (36.3)
这些条件的等价问题如图36.2所示,大坝基础的垂直坐标y0 =0m。
[attachment=330591]
图36.2 矩形大坝无侧限渗流(水头边界条件)
[attachment=330592]
图36.3 通过矩形大坝的渗流:与Polubarinova-Kochina(1962)结果相比,不同h*值对应的潜水面
进行渗流分析时采用的网格数量为10,000,水力模型采用的是线性模型。表征不饱和区范围(参见材料手册)的参数h*的影响如图36.3所示。可以发现,h*=0.1m和h*=1m的结果非常相似,并且与假设h*=0的Polubarinova-Kochina(1962)的解析解具有很好的一致性。另一方面,在这种情况下,h*=10m的结果似乎偏高,尽管仍然得到了基本特征。
最后,对L=10m,HA=10m和HB=0m的方形坝进行同样的分析,同样,较小h*值的解与Polubarinova-Kochina(1962)的解析解一致。
[attachment=330593]
图36.4 通过方形大坝的渗流:与Polubarinova-Kochina(1962)结果相比,不同h*值对应的潜水面


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