Анизотропная фильтрация в плотинах и основаниях

• Автор: Махса Мемарианфард
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Общие сведения о теории фильтрации и решении анизотропных задач

1.1 Основные положения теории фильтрации

1.2 Решение фильтрационных анизотропных задач

1.3 Численные методы решения фильтрационных задач

Выводы по главе

Глава 2. Решение фильтрационных анизотропных задач численным методом и апробация методики
2.1 Методика решения задач анизотропной неустановившейся фильтрации в неоднородной среде численным методом

2.2 Решение тестовых задач фильтрации

Выводы по главе

Глава 3. Анализ влияния анизотропии на фильтрационный режим плотин и оснований
3.1 Анизотропная напорная фильтрация в основании флютбета
3.2 Анизотропная безнапорная фильтрация в грунтовых плотинах
3.2.1 Основные положения теории планирования эксперимента
3.2.2 Постановка исследования с использованием теории планирования эксперимента
3.3 Результаты многофакторного эксперимента и анализ влияния ряда факторов на параметры фильтрационного напора
3.4 Номографирование результатов анализа
Выводы по главе
Глава 4. Решение нестационарной фильтрационной задачи с учетом анизотропных фильтрационных свойств грунтов плотины
4.1. Методы решения задач нестационарной фильтрации
4.2. Постановка решения плоской нестационарной фильтрационной задачи с учетом анизотропии
4.3. Анизотропная нестационарная задача
Выводы по главе
Глава 5. Влияние фильтрационной анизотропии на устойчивость откосов грунтовой плотины
5.1 Устойчивость низового откоса плотины с учетом фильтрационной анизотропии грунта
5.2 Расчета устойчивости верхового откоса земляной плотины при нестационарном фильтрационном режиме
5.3 Анализ нестационарной фильтрационной плотины Кархе на реке Кархе (ПРИ) и устойчивости верхового откоса при сработки водохранилища
Выводы по главе
Общие выводы
Список литературы

Введение
В настоящее время грунтовые плотины являются наиболее распространенным типом водоподпорных сооружений в мире. Это объясняется: возможностью полной механизации технологического процесса по возведению плотины - от разработки грунта в карьере до укладки его в теле плотины; широким разнообразным конструкций плотин, которые позволяют использовать для тела плотины практически любые грунты, находящиеся вблизи створа; предъявлению меньших требований к деформируемости основания, по сравнению с плотинами других типов. Плотины подобного типа строят даже на очень слабых илистых основания.
Как правило, одним из основных воздействий на гидротехнические сооружения является фильтрации. Это явление вызывает такие последствия, как потери воды из водохранилищ, силовое воздействие на сооружение в виде фильтрационных сил, фильтрационные потери как в плотинах, так и в основаниях. На практике чаще рассматривается изотропная фильтрация, характеризующаяся одинаковой проводимостью грунта по направлению координатных осей: Кх-Ку - коэффициенты фильтрации грунта
соответственно в горизонтальном и вертикальном направлениях (частный случай). Однако, в некоторых случаях необходимо решать анизотропную задачу. Фильтрационная анизотропия может проявляться в грунтах основания: примерами такой анизотропной среды могут являться девонские глины (р. Свирь), среднеазиатские лессовидные суглинки и др. Гораздо чаще анизотропия проявляется непосредственно в теле грунтовых плотин, что может быть вызвано особенностями физико-механических свойств уложенных в тело плотины грунтов (возможность сегрегации) и технологией процесса возведения. Большинство грунтовых плотин по способу производства работ относятся к насыпным, в процессе возведения которых грунты в теле плотины могут приобретать анизотропную структуру. При этом проницаемость грунта в горизонтальном направлении может во много раз

20000 узлов в плоских задачах. При необходимости эти сетки могут быть увеличены.
2.2 Решение тестовых задач фильтрации
Для апробации используемой методики и программы расчета были решены тестовые фильтрационные задачи.
1. Безнапорная изотропная фильтрация в однородной земляной плотине. В качестве тестовой задачи для программы "ГП/Ж" была рассмотрена плоская задача безнапорной изотропной фильтрации в теле земляной плотины из однородного грунта высотой Н1Ш=18.0 м. и шириной по гребню 6.0 м. Коэффициент заложении низовой грани равным т!=4.0 и верховой т2=3.0. Основание считается водоупором. Глубина в верхнем бьефе равна Н=15.0 м, глубина воды в нижнем бьефе Ьв = 6.0 м. Для решения задачи была составлена сетка МКЭ, состоящая из 3900 элементов и 4028 узлов (рис.2.2). Также для данного сооружения были решены задачи с анизотропными фильтрационными свойствами грунта плотины: коэффициент анизотропии А =КХ/КУ принимался равным 5, 10 и 25.
В результате решения задачи было получено положение депрессионной поверхности и распределение фильтрационного напора в расчетной области. Полученные результаты в виде картины распределения изолиний равных напоров представлены на рис. 2.3,а.
Численное сравнение результатов представлены на рис. (2.4) и в таблице (2.1). Видно, что полученные результаты для изотропной фильтрации программой 'ТПЛЛ" (положение и форма кривой депрессии, распределение напоров) очень близки с полученными на установке ЭГДА.
Результаты решения программой "ПЬТЫ" задач с различными коэффициентами анизотропии фильтрации (фильтрационный расход, высота высачивания и максиму выходного градиента) даны в таблице