Фильтрационно-температурный режим системы "плотина-основание"

• Автор: Анискин, Николай Алексеевич
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 416 с. : ил.

Введениег

Глава 1. Развитие теории и методов решения задач фильтрации

и теплопроводности в гидротехнике.

1.1. Развитие теории фильтрации.

1.2. Решение фильтрационных задач в области гидротехники и гидромелиорации.

1.3. Методы решения температурных задач

1.4. Выводы по главе 1.

Глава 2. Численное решение фильтрационных и температурных задач

на основе метода конечных элементов

2.1. Математические основы фильтрационнотемпературных задач.

2.2. Основные теоретические положения решения

фильтрационных задач
2.3. Теоретические основы решения задач теории
теплопроводности
2.4. Совместная температурнофильтрационная задача.
2.5. Метод конечных элементов в локальновариационной постановке
2.6. Выводы по главе 2.
Глава 3. Фильтрационный режим плотин и оснований.
3.1. Фильтрационный режим системы плотииаоснование
3.1.1. Плоская и пространственная фильтрационные задачи
на примере плотины Юмагузинского гидроузла.
3.1.2. Математическая модель фильтрационного режима системы плотинаоснование на примере Сангтудинского гидроузла
3.1.3. Фильтрация склона напорных водоводов и ограждающей дамбы Загорской I АЭС2
3.2. Фильтрационные задачи в нелинейной постановке
на примере взрывонабросной плотины Камбаратинского гидроузла.
3.3. Фильтрация в трещиноватых скальных основаниях на примере плотины Бурейской ГЭС
3.4. Неустановившаяся фильтрация в фунтовых плотинах и основаниях.
3.4.1. Постановка задачи и обзор развития методов решения нестационарных фильтрационных задач
3.4.2. Фильтрационный режим земляной плотины.
3.4.3. Решение нестационарной фильтрационной задачи
на примере отсечной дамбы Северной ПЭС
3.5. Выводы по главе 3
Глава 4. Температурный режим гидросооружений.
4.1. Температурный режим бетонных плотин
4.1.1. Влияние технологических факторов на формирование температурного режима в строительный период
4.1.2. Температурный режим гравитационных плотин
из укатанного бетона
4.2. Температурный режим каменнонабросной плотины с асфальтобетонной диафрагмой на примере плотины Богучанского гидроузла. .
4.3. Выводы по главе 4
Глава 5. Фильтрационнотемпературный режим плотин и их оснований.
5.1. Исследования фильтрационнотемпературного режима грунтовых плотин и оснований.
5.2. Температурнофильтрационный режим грунтовой плотины
и ее основания на примере плотины Курейской ГЭС
5.3. Выводы по главе 5
Общие выводы.
Литература


Большинство последовавших за этим работ с использованием МКР были посвящены численному решению уравнения Буссинеска. Так, в работе Каменского Т. I- шаг но координатной сетке. Булдея В. П., Демченко В. Ф. и Шаманского В. Е. //). Данная прохрамма позволяла решать задачи для областей произвольной формы в плане, что достигалось за счет введения специальных шкал, несущих информацию о 1ранице области. По этой программе были решены задачи прогноза уровней 1рунтовых вод для Северо-Крьтмского и Краснознаменско1'о каналов с размерами сеток в 0 и узлов. Затем в году Шаманским В. Е. /3/ была сделана попытка решения пространственной задачи неустановившейся фильтрации в упрощенной постановке. Начиная с года по настоящее время работ, посвящсннг»хх числеххным решениям на ЭВМ различных задач теории фильтрации, выполнено огромное количество. Метод математического моделирования получил в последние десятилетия широкое распространение, что связано с развитием численных методов и вычислительной техники. Если на первхдх этапах развития и применения численных методов превалировал МКР, то позднее наибольшее распространение получил метод конечных элементов (МКЭ). Основной недостаток МКЭ — большой порядок разрешающей системы уравнений, что вызывало определенные сложности при расчетах сложных систем в - -х годах прошлого столетия. В связи с этим появился метод «локальнных вариаций» (Черноусько Ф. Н.В. Дальнейшим развитием численных методов стало появление метода суперэлементов (МСЭ), в котором расчетная область разбивается на отдельные подструктуры, каждая в свою очередь разделяется на отдельные части и т. Другой вариант совершенствования численных методов, также уменьшающий порядок разрешающей системы - метод «граничных элементов» (МГЭ) (Бребиа К. Уокер С. Программы на основе МКЭ, позволяющие решать фильтрационные задачи, в том числе и пространственные со сложными гидрогеологическими условиями, были созданы во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (программный комплекс «DRENA» /4, 0/. В настоящее время появилось множество комплексов, позволяющих решать набор задач (статических, динамических, фильтрационных, температурных и т. В качестве примеров использования таких комплексов можно назвать комплекс «CRISP-РАТН FEM» и созданная на его базе математическая модель плотины Зерманице (Чехия)(вюпочающая фильтрационную модель) (д-р М. Долежалова, /0/), исследования сооружений гидроузла Шон-JIa (Вьетнам) (с решением пространственных фильтрационных задач) с использованием расчетного комплека «ANSYS» и системы «Auto CAD» // для построения трехмерной апроксимационной сетки МКЭ. Достаточно широкое применение нашел программный комплекс «Visual MODFLOW», разработанный канадской фирмой Waterloo Yelrogeologic /9/, использующийся для создания пространственных геофильтрационных моделей //. В институте «Гидропроект» был создан комплекс вычислительных программ «Земля», решающий комплекс задач геомеханики, фильтрации и теплопроводности /2/. Тем не менее, решение пространственных фильтрационных задач для системы «плотина-основание», имеющей ,как правило, сложную геометрию, с учетом множества факторов (неоднородность, анизотропность свойств материалов, нелинейность и нсстационарность процесса, наличие в системе трещин, разломов, зон повышенной проницаемости и т. Методы решения температурных задач. Теоретические основы современной теории теплопроводности и теплопереноса изложены в работах Карелоу Г. Егера Д. Лыкова A. B. /5/, Шорина С. Н. /2/. В математической физике известно множество работ, посвященных решению дифференциального уравнения теории теплопроводности, устанавливающему зависимость между температурой, координатами точек тела и времени. Существует ряд классических методов его решения: метод разделения переменных, метод источников, методы интегрального преобразования и т. В работе Лыкова A. B. /5/ излагаются основы теории обобщенных переменных (теория подобия), позволяющая решить дифференциальное уравнение тогда, когда его невозможно проинтегрировать и найти зависимость между переменными в явном виде.