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渗流分析的输入参数(Seepage Analysis)

时间:2023-07-28 来源: 浏览:

渗流分析的输入参数(Seepage Analysis)

原创 GeotechWu 计算岩土力学
计算岩土力学

GeotechWu

计算岩土力学(Geomechanics)是一个综合的岩土工程(Geotechnical Engineering)信息源。

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1 引言

尽管地下水在采矿工程中普遍存在,但 除非一些非常特殊的项目, 大多数采矿问题的稳定性不需要进行单独的渗流分析(Seepage Analysis),我们仅使用简单的 有效应力 【 检查和评价土的有效应力(Evaluate the effective stress of soil) 】或孔隙压力【 3DEC孔隙压力计算(Pore Pressure) 】概念来考虑地下水的作用。

但对尾矿坝来说,由于坝体的材料主要为尾粉土,所以必须考虑坝体的渗透作用,因而需要进行渗流分析,在实践中已经通过在线水压力计【 建立基于孔隙水压力观测数据的稳定性分析模型 】和人工对坝体的浸润线和水位进行了监测。 我们将耦合 渗流分析 (S EEP /W ) 稳定性 分析 (Slope/W, Quake/W, Sigma/W )进行 矿坝的静态和 动态 稳定性及变形 评价 边坡安全系数计算方法比较 孔隙压力和超孔隙水压力计算(Excess PWP) Quake/W Newmark位移分析(Geostudio 2023) 】。

本文简要概述了渗流分析的基本输入参数:材料参数和边界条件,包括主要的分析属性以及结果解释。

2 材料参数

渗流分析主要有两种类型:稳态流(Steady-State)和瞬态流(Transient)。首先考虑 稳态流 ( St eady-State ) ,材料模型可以仅考虑饱和部分,也可以同时考虑饱和非饱和。

需要输入两个水力学参数:体积含水量函数和静水力传导函数,输入方法的格式与【 孔隙压力和超孔隙水压力计算(Excess PWP) 】相同,事实上Geostudio在它的所有模块中内置了这种自定义函数。这两个参数是渗流分析的核心,它们决定了渗流的流动路径和流量大小。

体积含水量函数定义如下图所示: 

静水力传导函数定义如下图所示:

3 边界条件

边界提交决定了渗流的位置和方向,有多种方法定义边界条件,对于本例,使用Water Total Head即水位定义坝体上游的边界(11m),使用Water Rate定义坝体下游的边界(0 m³/sec),如下图所示。 如果考虑坝体下游底部的排干,可以考虑 使用零压力 边界Water Pressure Head(0m)。

4 计算结果

(1) 孔隙水压力
(2) 流网和水头 

5 结束语

SEEP/W渗流分析的计算结果能够输入到Slope/W, Quake/W和Sigma/W中进行稳定性分析。 体积含水量函数和静水力传导函数的精确选择可以参考 Plaxis LE的水-土特征曲线SWCC(soil-water  characteristic curve)和饱和体积含水量VWC(Saturated Volumetric Water Content),包含着一个非常大的数据库。
Slide2,RS2, FLAC2D, GTS NX, Plaxis等都可以进行2D独立的渗流分析和耦合分析,不过,在目前的项目中我们主要使用SEEP/W和Slide2。

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