沙公高速跨越堤防渗流稳定计算分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

在交通电力通讯等建设领域，修建跨越河流的设施非常普遍，这些设施下部结构通常采用群桩基础，当这些地下结构建设在堤防附近时，可能改变改变堤防渗流场的运动规律，从而影响堤防的渗透稳定性，因此，为了确保工程稳定性及长期安全运行，有必要采用稳定-非稳定渗流和二维极限平衡分析方法，系统评价桥墩修建后提防的渗透稳定性。渗透破坏是堤防最主要的破坏形式之一,因此维护堤防的渗透稳定性是确保堤防建设与运行安全的关键。目前国内许多大型的桥梁建设都需要提前分析剑桥前后提放的变化规律，目前国内研究此项内容可采用的方法很多，多采用有限元分析方法的方法分析。在本次课题中，我们主要采用二维极限平衡分析方法去研究沙公高速湖北省段。

渗流现象普遍存在于自然界中，如土壤水渗流、地下水渗流、热水或盐水的渗流，它是流体通过多孔介质的运动。法国工程师达西在年通过相关试验最早提出了线性渗透定理，为后来渗流理论的快速发展奠定了坚实的基础。苑可夫斯基在年第一次推导出了渗流的微分方程。1910年理查森在前人长期实践研究的理论基础和经验基础上最先提出了有限差分方法理论，并得以广泛应用。进入20世纪，渗流对工程造成的影响已受工程界的广泛重视，各类工程尤其是堤防工程对渗流问题提出了广泛而复杂的技术要求。研究者从工程实际和基本理论两方面出发做了大量研究工作，并取得了一定的成效，这些研究成果既解决了实际工程中存在的问题，也使渗流理论得以夯实和发展，让相关及相近学科在此基础上不断的向前发展和完善；伴随着大量试验和研究方法的逐步改进，以及计算机技术的飞速发展，渗流理论正逐步形成拥有自己完整体系的基本理论、研究方法和适用范围的专门的独立学科。1922年，巴甫洛夫斯基在大量试验和研究的基础上提出了能在比较复杂条件下解决渗流的电拟法，此后又逐渐发展并应用到电网络法求解渗流。现如今，借助计算机的强大功能，各种数值模拟法（如有限单元法、边界元法等）方法应运而生，并广泛应用于实际问题中。1943年，柯朗提出采用有限元法解决实际问题的基本思想；1960年，克劳夫在前人研究的基础上最先建议采用“有限单元法”，这个方法的提出使有限元法与有限差分法得以区分；1965年，津克维茨对有限变分形式理论进行了研究，并提出有限单元法普适于按变分形式计算的所有流场问题，该研究理论的提出，为后来渗流理论基础的发展指明了发展方向。

2. 研究的基本内容与方案

研究设计的基本内容：本次研究主要是以以湖北省沙公高速跨越堤防为研究对象，采用稳定-非稳定渗流和二维极限平衡分析方法，基于geostudio二维渗流稳定分析软件，开展长江堤防在沙公高速建设前后的渗流场数值模拟工作，计算堤防渗流场分布特征，分析建桥前后堤防稳定性的变化规律，从而为工程建设提供参考信息。

目标：运用geostudio二维渗流稳定分析软件，开展长江堤防在沙公高速建设前后的渗流场数值模拟工作，计算堤防渗流场分布特征，分析建桥前后堤防稳定性的变化规律，最后得出结论，为沙公高速的建设提供重要信息。

方案以及措施：

（1）本文以沙公高速跨越提防为例，系统总结目前渗流分析与边坡稳定分析中使用的基本理论和各种分析方法，介绍了渗流分析计算中边界条件及渗流参数（方程）确定的方法。

3. 研究计划与安排

3月15到3月21 翻译软件，并学会geostudio的基本操作

3月22到4月1 主要做外文翻译，翻译相关外籍文献

4月1到5月1 采用geostudio软件进行数值模拟工作，并计算渗流场分布特征，并有阶段性报告

4. 参考文献（12篇以上）

【1】 周创兵，陈益峰，等，水布垭防渗工程渗流场-应力场耦合分析研究报告【r】，武汉：武汉大学，2009.

【2】裴利华，有自由面三维非稳定渗流数值模拟若干关键技术研究【d】.南京：河海大学，2005.

【3】毛褪熙，渗流数值计算与程序应用【m】.南京：河海大学出版社，1999.