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无线自组网中基于渗流理论的数据传输方法研究
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重新安装浏览器，或使用别的浏览器渗流及渗透稳定计算应用--《黑龙江水利科技》2011年02期
渗流及渗透稳定计算应用
【摘要】：液体在孔隙介质中的流动称为渗流,渗流对水工建筑物的安全和正常工作有着密切关系,许多水工建筑的失事都与渗流有关。渗流在当今水利工程设计和管理中已经受到普遍重视,文章以堤防渗流设计为例,结合实际工程,计算了均质土堤透水土基渗流量及浸润线,为今后同类工程提供参考。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TV223.4【正文快照】：
1引言在水利、地质、石油、采矿、化工和土建等许多行业中,都涉及有关渗流问题。水利工程中的渗流,主要是研究水在地表以下的土壤、岩层等孔隙介质中以及在地表人工堆砌的土体中流动。水工建筑物修一般修建在河道或渠道上,水工建筑物修建以后,建筑物的上游一般形成壅水,使建
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在线咨询：
传真：010-
京公网安备75号532岩　土　工　程　学　报　1999年　
(4)由式(26)算出各节点的渗流节点荷载增量。(5)用有限元法求出上述荷载增量对应的应力增
量和当前的围岩应力场。
(6)执行(2)～(5)步骤直至规定年限为止。
由水、冰和该岩石的体积热容量和热传导系数计算出
这种围岩的各种热力学参数,其结果见表1。在模拟隧道的开挖过程计算时,未冻结围岩和混凝土的力学参数见表2。
表1　围岩热力学参数
Table1　Thethermalphysicalparameteresofthesurroundingrocks
6　算　　例
以正在开挖的位于青海省祁连山的大坂山公路隧
道作为分析对象。该隧道位于西宁—张掖公路段大通河以南,海拔高度01123m,全长1530m。年平均气温为-3℃。取隧道出口段K106+(约60m)),,200m3以上,,100m。OD=74155m,即DE位于冻土下限20m,OA=40m,AF=DE=40m。根据对称性,CD,AB为绝
λχCuCf物理量uf
　/(J?)/()/(W?)/(W?)m?℃mm?℃m?℃929×16
表2　衬砌及围岩材料参数
2　Thematerialparameteresoftheliningandsurroundingrocks
材料类别弹性模量E/MPa泊松比μ容重γ/(kN?m-3)粘聚力c/MPa硬化参数H′/MPa
)内摩擦角φ/(°
热边界。BC边和大气相通。由大坂山的气象资料可
得气温变化曲线为
π(36)Ta=-3+12sin(th+)
　　渗流计算时的边界条件AF和AB,BC,CD为不渗
水边界。EF边上的水头(地表以下25m)H0=74155m,在E点有一水源,给水量Q=0115m3/h。在B点
下方5m处有一排水孔,实测排水量Q=011m3/h。围岩的孔隙率为19%。根据该计算截面处的地质条件,
取围岩的渗水系数为ku10-6m/s。x=ky=710×
将计算区域划分为914个节点,838个四节点等参元。按开挖、第一次衬砌、第二次衬砌对隧道衬砌过程进行了模拟。考虑渗流力后,计算出隧道刚修建好时衬砌的最大应力和位移,见表3。
表3　隧道刚修好时衬砌的最大应力和位移　Table3　Themaximumstressesanddisplacementsofthe
liningwhenthetunnelisjustconstructed
)拱顶(Ⅰ—Ⅰ)边墙(Ⅱ—Ⅱ)仰拱(Ⅲ—Ⅲ
图1　计算模型
Fig.1　Computationalmodel
　　隧道刚修建好时,最大拉应力出现在仰拱Ⅲ—Ⅲ
剖面处,其值为1104MPa,最大压应力出现在边墙,其
　　空气和围岩的对流换热系数α=1510(W/m2?)。在边界DE,EF,AF上和计算域内的初℃始温度按冻土下限3%的地热梯度确定。
该计算截面的地质条件为围岩较破碎,含水量
w3=9%,计算时采用平均未冻水含量wu3=115%。
值为12172MPa。拱顶向下的变形为9152mm,仰拱中
点向上的变形为17169mm。计算出通过5年的冻融过程,隧道围岩最大的冻结圈见图2。虚线部分为没有考虑渗流和应力对温度场的影响而计算出的冻结圈,实线为考虑了渗流和应力对温度场的影响而计算出的冻结圈。不考虑和考虑渗流及应力场对温度场的
　第5期赖远明等1寒区隧道温度场、渗流场和应力场耦合问题的非线性分析
表4　隧道使用5年后衬砌的最大应力和位移
　Table4　Themaximumstressesanddisplacementsofthe
liningwhenthetunnelhasbeenusedfor5years
影响而计算出5年内的最大冻深分别为51175m和41376m。通过对隧道围岩一年的监测,发现考虑渗流和应力场对温度场的影响而计算出的最大冻深与实际较相近,不考虑它们的影响而计算出的结果则偏大
)拱顶(Ⅰ—Ⅰ)边墙(Ⅱ—Ⅱ)仰拱(Ⅲ—Ⅲ
-1σmin/MPa
工程温度场影响的有限元计算方法,为工程设计提供了理论依据。
(2)计算结果表明渗流场和应力场对寒区工程的冻深有极大的影响,在工程设计中应充分考虑这两因素对温度场的影响。
(3)冻胀力对隧道衬砌的应力影响很大,这也是寒区隧道遭到破坏的根源。因此为了减少冻害对寒区工程的破坏,应采取良好的保温措施,以缩小冻结圈。
图2　隧道修好5年后围岩的冻结圈
　　Fig.2　Themaximumfrozencirclesinthesurroundingrock
whenthetunnelhasbeenconstructedfor5years
参　考　文　献
1　BonacinaC,CominiG,FasanoA,etal.Numericalsolutionof
phase2changeproblems.IntJHeatMassTransfer,):
应用本文方法计算出的考虑冻胀和渗流力作用、隧道经过5年冻融,即第5年末隧道衬砌的最大应力
和位移见表4。这时仰拱Ⅲ—Ⅲ剖面最危险,其最大应力为01231MPa,最大压应力为22168MPa。在Ⅲ—Ⅲ剖面及其附近已进入塑性区。拱顶向下的变形为13151mm,仰拱中点向上的变形为24161mm。300号混凝土的抗压强度为21MPa。在这个剖面的上压应力已超过混凝土的抗压强度,衬砌将被压碎,遭到破坏。这和实际上隧道使用3～5年,开始开裂、剥落和酥松是相吻合的。
2　KonradJM,DuquennoiC.Amodelforwatertransportandice
lensinginfreezingsoils.
WaterResourcesResearch,1993,
3　BatheKJ,KhoshgoftaarMR.Finiteelementfreesurfaceseepage
analysiswithoutmeshiteration.IntJNumericalAnalyticalMeth2odsinGeomechanics,):13～22
4　LadanyiB.Geotechniqueforcoldregions.NewYork:McGraw-HillBookCompany,5
5　张正荣.传热学.北京:高等教育出版社,4
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