内部防渗体位置对心墙坝结构性能的影响

喻杰 董玉文 陈振

摘要：以均质土坝为例，运用有限元分析方法和水工结构有限元分析软件 AutoBank，分析了心墙坝防渗体位置的变化对大坝渗流及其稳定的影响, 从而为工程设计提供参考依据。

关键词：心墙坝；有限元；防渗体；AutoBank

Abstract: Homogeneous earth, for example, the use of finite element analysis finite element method and hydraulic structures the analysis software AutoBank, a the core dam seepage position change on dam seepage and its stable, which engineering provide a reference.Key words: core wall dam; finite element; impervious body; AutoBank

中图分类号：TV223 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02

一、引言

在土石坝设计中，常常采用防渗墙来有效控制渗流量和减少下游出逸坡降。而防渗墙位置和厚度的确定直接影响到防渗墙的防渗效果，且对大坝安全和工程效益有着重要影响。目前大多数研究只针对心墙深度和水平位置进行研究，而本文针对不同角度和位置防渗墙的心墙坝运用AutoBank有限元软件进行了渗流计算，比较各组合下的渗透水头和渗流量，分析防渗墙角度和位置的变化对大坝渗流及其稳定的影响，从而为工程设计提供参考依据。

二、渗流有限元相关理论

有限元法在渗流分析中，通过连续区域的离散化、插值函数的选择可推导出矩阵方程，然后组合各单元的渗透矩阵集合，可形成整个渗流区的总渗透矩阵方程。对于无源汇和各向异性二维稳定渗流场，其基本微分方程可表示为:（1）

(1)式中H为水头；kx,ky分别为x、y方向上的渗透系数。此微分方程的定解条件（边界条件）为:

①定水头边界：当渗流区域的某一部分边界上的水头已知时，边界条件为:

②定流量边界：当渗流区域的某一部分边界上的法向流速已知时，边界条件为：

渗流区域内的渗流能量泛函可表示为：

（2）

又变分原理，式（1）的定解问题等价于式（2）能量泛函的极值问题。……