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考虑渗流力的海床临界冲刷机理及计算方法

水科学进展 2014年第1期25卷 115-121页

作者：王虎刘红军王秀海海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100

从波浪引起的海床内部渗流与床面泥沙运动耦合的角度出发,研究波浪作用下海床临界冲刷机理及计算方法。研究表明,波浪作用下床面泥沙起动及冲刷是一个不断向下发展的过程,最终达到一个临界冲刷深度。波浪引起的渗流力能够显著降低泥沙... 详细信息

从波浪引起的海床内部渗流与床面泥沙运动耦合的角度出发,研究波浪作用下海床临界冲刷机理及计算方法。研究表明,波浪作用下床面泥沙起动及冲刷是一个不断向下发展的过程,最终达到一个临界冲刷深度。波浪引起的渗流力能够显著降低泥沙的临界起动切应力,促进泥沙起动,是影响海床冲刷的一个重要因素。将渗流力引入到传统泥沙起动公式中,推导并给出了波浪作用下海床临界冲刷深度的计算方法。结合室内和现场两个算例,很好地解释了波浪水槽试验中海床"流化"现象和黄河水下三角洲粉砂流冲沟等灾害地貌特征及成因,初步验证了该方法用于评价和计算海床冲刷的有效性。

关键词：波浪海床冲刷渗流力泥沙临界起动

瑞典条分法剖析引发的有效应力和渗流力概念问题

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岩土工程学报 2012年第4期34卷 667-676页

作者：雷国辉郑强河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098

瑞典条分法在土力学教学和边坡工程设计中有着广泛的影响。针对其两种有效应力分析表达式,通过剖析土条底面法向有效应力的推求过程及对比分析计算结果发现:在理论上,两种表达式都不适用于一般渗流条件下的边坡稳定分析;实用上,也存在... 详细信息

瑞典条分法在土力学教学和边坡工程设计中有着广泛的影响。针对其两种有效应力分析表达式,通过剖析土条底面法向有效应力的推求过程及对比分析计算结果发现:在理论上,两种表达式都不适用于一般渗流条件下的边坡稳定分析;实用上,也存在明显离散的计算误差。其原因分别在于:以土体为研究对象时,忽略了土条侧面的水压力;以土骨架为研究对象时,忽略了渗流力的作用。进一步分析微单元体平衡微分方程的结果表明,Taylor提出的分析渗流对土骨架有效应力影响的两种等效处理方式,即以土体为研究对象,考虑饱和重力与周界上水压力的方式;或以土骨架为研究对象,考虑有效重力与渗流力的方式,可以在刚体极限平衡分析方法中运用,例如条分法。但是,在涉及渗流-变形耦合分析的诸如边坡渗流稳定和固结问题的解析和数值方法中,只能以土体为研究对象,而不能以土骨架为研究对象、运用渗流力的概念进行分析。究其原因在于:在渗流条件下,物理上,有效应力不是应力变量;有效应力和确定渗流力的孔隙水压力分别是决定土骨架的变形和强度以及流场的相互依赖的、非独立的应力状态变量。

关键词：条分法有效应力渗流力应力变量应力状态变量耦合

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波浪渗流力对泥沙起动的影响

水科学进展 2012年第2期23卷 256-262页

作者：程永舟蒋昌波潘昀李青峰河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410004

海岸泥沙起动的力学机理十分复杂。首先理论分析了波浪作用下床面泥沙颗粒所受的主要作用力,然后将上举力和有效重力分别与渗流力进行比较分析。计算结果表明渗流力随着波高的变化其方向也发生向上或向下的变化,渗流力与上举力和有效重... 详细信息

海岸泥沙起动的力学机理十分复杂。首先理论分析了波浪作用下床面泥沙颗粒所受的主要作用力,然后将上举力和有效重力分别与渗流力进行比较分析。计算结果表明渗流力随着波高的变化其方向也发生向上或向下的变化,渗流力与上举力和有效重力之间存在着相位差,不同粒径的泥沙在一个周期内均有一时段渗流力远大于上举力;对于渗透系数小的细颗粒泥沙,渗流力远大于泥沙颗粒的上举力和有效重力。进一步通过水槽试验分析了不同波浪参数作用下孔隙水压力梯度对泥沙起动的影响,试验结果表明波浪渗流力对海床细颗粒泥沙的起动有着重要作用,特别是在分析长周期波浪作用下细颗粒泥沙起动规律时,需考虑波浪引起的渗流力影响。

关键词：波浪泥沙起动孔隙水压力渗流力

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考虑渗流力时对太沙基一维固结理论的修正

岩土力学 2004年第8期25卷 1279-1282页

作者：吴雄志河北工程学院河北邯郸056038

考虑渗流力的作用,对太沙基一维固结理论进行了修正,给出了向上及向下渗流时固结度的表达式,并分析了固结过程中渗流应力的变化规律。结果表明渗流力对固结度的影响较大,特别是在时间因素Tv=0.1附近,是否考虑渗流力的影响将导致固结度... 详细信息

考虑渗流力的作用,对太沙基一维固结理论进行了修正,给出了向上及向下渗流时固结度的表达式,并分析了固结过程中渗流应力的变化规律。结果表明渗流力对固结度的影响较大,特别是在时间因素Tv=0.1附近,是否考虑渗流力的影响将导致固结度的差值达30%,因而渗流力对固结度的影响是不可忽略的。

关键词：固结理论固结度渗流力渗流应力

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考虑渗流力的基坑涌砂分析

工程勘察 1998年第2期26卷 32-35,39页

作者：孙淑贤烟台大学

本文根据基坑防渗帷幕周围的地下水渗流特征，分析了渗流力对基坑流砂的影响，提出了按涌砂安全系数进行防渗帷幕埋入深度计算的方法。

关键词：渗流力流砂防渗帷幕基坑涌砂地下水

关于“渗流作用下土坡圆弧滑动有限元计算”的讨论之二——兼论边坡稳定分析中的渗流力

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岩土工程学报 2002年第3期24卷 396-397页

作者：陈立宏李广信清华大学水利水电工程系岩土所北京100084

在有渗流的边坡稳定分析中，存在着两种计算方法与观点。一种是选择土骨架为研究对象，采用土的有效容重和渗透力的组合来考虑渗流对边坡稳定的影响。另一种是选取土体作为研究对象，考虑滑裂面上的孔压与坡面上的水压力（坡面有水情况... 详细信息

在有渗流的边坡稳定分析中，存在着两种计算方法与观点。一种是选择土骨架为研究对象，采用土的有效容重和渗透力的组合来考虑渗流对边坡稳定的影响。另一种是选取土体作为研究对象，考虑滑裂面上的孔压与坡面上的水压力（坡面有水情况）。这两种本质上是完全的，如果计算过程正确，两者将得到相同的结果。而绝非像文献[1～3]中指出的那样，方法二有什么内在的缺陷。

关键词：渗流土坡圆弧滑动有限元计算边坡稳定分析渗流力

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Marc软件在分析渗流场和渗流力中的应用

河海大学学报（自然科学版） 2006年第5期34卷 509-512页

作者：黄耀英沈振中吴中如河海大学水利水电工程学院江苏南京210098

基于固定网格法,采用Marc软件中的死活单元技术和折减过渡单元的虚区高斯点渗透系数的方法对渗流场进行研究,用得到的结点水头值分析渗流力.对比水荷载分别作为面荷载和体荷载(渗流力)的工况,可以看出,虽然水荷载作为面荷载时,其在水平... 详细信息

基于固定网格法,采用Marc软件中的死活单元技术和折减过渡单元的虚区高斯点渗透系数的方法对渗流场进行研究,用得到的结点水头值分析渗流力.对比水荷载分别作为面荷载和体荷载(渗流力)的工况,可以看出,虽然水荷载作为面荷载时,其在水平方向上的合力与水荷载作为体荷载时的水平向渗流力近似相等,但由于结构是变形体,合力大小相等的作用力如果分布形式不同,其最后的结果仍然有的较大差异.

关键词： Marc软件渗流场渗流力水荷载面荷载

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土体渗流力加载方法实现与应用研究

土体渗流力加载方法实现与应用研究

作者：余志远武汉理工大学

学位级别：硕士

在岩土工程领域中,土体中的水对土体结构性能有很大的影响,其中由土中水压力产生的渗流力问题,是岩土工程领域的一个重要课题。对渗流问题的求解,传统的解析法对复杂边界条件下渗流力场的求解是件很困难的事,而实验法耗费的时间长,资金... 详细信息

在岩土工程领域中,土体中的水对土体结构性能有很大的影响,其中由土中水压力产生的渗流力问题,是岩土工程领域的一个重要课题。对渗流问题的求解,传统的解析法对复杂边界条件下渗流力场的求解是件很困难的事,而实验法耗费的时间长,资金大,且一般只能做缩尺实验。近年来,数值模拟的方法越来越广泛地应用于求解土体渗流问题当中。ABAQUS有限元分析软件由于其强大的非线性求解能力,在岩土工程中有着广泛的应用,该软件能够很好地模拟土体饱和-非饱和、稳定-非稳定渗流问题以及土体固结变形问题,但是在渗流力问题的处理上存在不足。通过运用该软件的子程序二次开发功能,以实现在土体结构中的渗流力加载。本文以解决用有限元软件模拟实际工程中渗流力的问题为出发点,以渗流力的基本理论为基础,编制ABAQUS的URDFIL子程序命令,实现将渗流分析中得到的各网格单元的孔压值转换为各网格单元的平均渗流力值。渗流力基本概念[1]指在某路径的沿程方向单位体积内土颗粒受到的渗流作用力,本文中水平方向上渗流力即为孔压沿水平方向的梯度值,在重力方向渗流力上,除了沿重力方向的孔压梯度值,还考虑了单位体积内孔隙水重力的作用。在得到各网格单元水平及竖向的渗流力值后,应用DLOAD子程序将渗流力值加载于力学计算模型中对应的单元,实现渗流力在有限元模拟中的加载。通过建立一个简单的一维渗流模型,根据其加载渗流力后的力学变形结果,证明该方法加载的渗流值与理论值相同;再建立另一简单的二维渗流模型,对比渗流加载方式的不同对计算结果的影响,证明当采用面荷载代替渗流力时,得到的计算结果位移偏大,应力的分布更不均匀;最后将该方法应用于东湖通道围堰降水过程的数值计算中,对渗流力场的结果以及力学变形结果进行了分析,得到了降水过程中渗流力分布的一般规律,进一步证明了本文中提出的渗流力加载方法的有效性及准确性。

关键词：渗流力 ABAQUS子程序二次开发

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渗流力对地下室结构裂缝影响研究

武汉轻工大学学报 2017年第3期36卷 59-62页

作者：戴葵戴云松王丽芳童其中武汉轻工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430023 华南师范大学经济与管理学院广东广州510006 河南郑州市二七区城市管理执法局河南郑州450000

地下室结构对防渗性有很高要求,防渗等级与裂缝宽度直接对应,外界作用力的大小决定裂缝的宽度大小,但外界水土侧向作用力的计算一般考虑土压力和静水压力作用,没有考虑渗流的作用,会导致计算值和实测值相差较大。在渗流力作用下,渗流力... 详细信息

地下室结构对防渗性有很高要求,防渗等级与裂缝宽度直接对应,外界作用力的大小决定裂缝的宽度大小,但外界水土侧向作用力的计算一般考虑土压力和静水压力作用,没有考虑渗流的作用,会导致计算值和实测值相差较大。在渗流力作用下,渗流力使土的有效应力大小发生改变,从而影响土的抗剪强度,使地基下沉,产生地下室结构裂缝。通过计算阻碍力和渗透力的相互作用,建立求解未知数方程,得到计算外界作用力的新方法,根据多种地质条件,使地下室裂缝的计算更符合实际情况。

关键词：渗流力裂缝水土压力阻碍力水压力