城区区域性渗流场水平面有限元简化分析方法

【摘要】：城区区域性渗流场,混凝土阻水结构多,透水缝隙多,渗流场的大尺度与阻水结构的小尺寸相差好几个数量级,用一般水平面有限元分析存在较大的困难。针对城区渗流场的特点,本文提出相应的简化方法,并分析了各种方法的精度。对于混凝土阻水结构,结合无限相似单元和子结构法各自优点利用奇异点子结构法简化对阻水结构的模拟;对于悬挂式阻水结构体,利用解析解和阻力系数法,引入无厚度界面接触单元考虑悬挂式阻水块体周边因竖向流动产生的局部水头损失,以弥补水平面渗流有限元不能考虑竖向流动产生的水头损失的缺点;对于城区大区域渗流场中建筑物间的透水缝隙,同样利用解析解和阻力系数法,引入修正的线单元对缝隙进行模拟。利用上述方法编制相关程序,设计了相关试验对悬挂式阻水结构模拟简化方法和建筑物间缝隙模拟的简化方法进行验证,实测结果与计算结果相互吻合。这些方法为城市大区域渗流场的分析提供了有效途径, 在不失精度的前提下,基于应用水平面有限元进行计算,在整体上用尽量少的网格实现对城市大区域渗流场的模拟计算。