Обоснование рациональных схем дренирования оснований сооружений с использованием численного моделирования пространственной фильтрации

• Автор: Савельева, Юлия Юрьевна
• Шифр специальности: 05.23.07, 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 109 с.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. Обзор типов дренажей и критериев выбора схемы дренирования оснований .

1.1. Дренирование оснований сооружений как одно из условий их эксплуатационной надежности и безопасности

1.2. Обзор основных типов дренажей

2. ОБЗОР МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ФИЛЬТРАЦИИ

2.1.Краткий очерк развития теории фильтрации

2.2.Постановка задачи фильтрации, граничные и начальные условия.

2.3.Обзор методов решения задач фильтрации

2.3.1. Теоретические методы..
2.3.2. Аналоговые методы
2.3.3. Численные методы..
2.4.Распространенные современные программные средства решения задач
фильтрации
3. Модель фильтрации и численные методы ее расчета
3.1.Допущения, принимаемые при построении численной модели фильтрации
3.2. Метод контрольных объемов
3.3. Решение системы алгебраических уравнений.
3.4. Определение положения свободной поверхности
4. Методика обоснования рациональной схемы дренирования оснований с использованием численного моделирования фильтрации 1
4.1. Построение геофильтрационной модели
4.2. Разработка плана численных экспериментов.
4.3.Расчет модели.
4.4.Результаты моделирования, критерии выбора на их основе рациональной схемы дренирования
4.4.1. Результаты моделирования.
4.4.2. Критерии выбора рациональной схемы дренирования
4.4.3. Требования к дренажным системам
4.5. Выводы.
5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ И ОБЪЕКТАХ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
5.1. Область применения методики
5.2. Примеры применения методики на гидротехнических сооружениях
5.2.1. Печорская ГРЭС
5.2.2. Нижегородская ГЭС
5.3. Примеры применения методики на объектах атомной энергетики
5.3.1. Ляньюнганская АЭС
5.3.2. Научнопроизводственный центр атомной энергетики НПЦАЭ
5.3.3. Белоярская АЭС
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Участие в разработке методики обоснования рациональных схем дренирования оснований с использованием численного моделирования пространственной фильтрации. Модернизация и развитие программного комплекса DRENA, на базе которого разработана выносимая на защиту методика, в том числе дополнение его возможностью моделирования площадных источников инфильтрации. Автор выражает свою признательность за помощь научному руководителю С. В. Сольскому; а также благодарит за ценные советы и замечания В. Н. Жиленкова, В. Б. Глаговского, С. Е.Могилевскую, A. B. Гинца, B. C. Прокоповича, И. Н. Гусакову. Актуальность работы. Территории строительства и эксплуатации сооружений в связи с изменением природного водного режима под влиянием техногенных факторов подвержены подтоплению, что приводит к нарушению нормальных условий их эксплуатации. Основным мероприятием по предотвращению подтопления оснований сооружений является их водообустройство. Важнейшим элементом водообустройства является дренирование. В настоящее время не разработано единого комплексного подхода к решению задачи дренирования оснований сооружений, в котором учитывается специфика водных нагрузок на объектах энергетики, современный уровень расчетных методов и новые конструктивнотехнические решения. Выбор рациональной схемы дренирования определяется на основе вариантного прогнозирования влияния различных схем дренажа на режим подземных вод в районе исследуемой территории. Вариантное прогнозирование осуществляется на основе фильтрационных расчетов. В настоящее время для этих расчетов наибольшее применение находят методы численного моделирования с помощью ЭВМ. При решении инженерных задач дренажного обустройства оснований сооружений обычно приходится иметь дело со сложными гидрогеологическими условиями, наличием многочисленных линейных и площадных источников инфильтрации воды, а также сложных многоярусных систем дренажа. В связи с этим, задача развития программного комплекса, позволяющего решать фильтрационные задачи высокого уровня сложности, и разработки на базе этого комплекса методики обоснования рациональных схем дренажа оснований сооружений представляется актуальной. Цель и задачи работы. ВНИИГ им. Б.Е. Методы исследований. Обоснование рациональных схем дренирования оснований сооружений выполнялось на основе численного моделирования пространственной фильтрации; использовался метод контрольных объемов (МКО). Выбор рациональных схем дренирования осуществлялся в использованием положений теории планирования экспериментов. Достоверность результатов. Сопоставления полученных в работе результатов численного моделирования, с результатами решения профильных и плановых задач методом электрогидродинамического моделирования и данными об измеренных характеристиках фильтрационного потока в натурных условиях свидетельствуют об удовлетворительной сходимости результатов (расхождение по фильтрационным расходам не превышает %, по напорам - %). Усовершенствовано программное обеспечение, расширены возможности моделирования водных нагрузок в расчетной области фильтрации. Установлена структура и количественные значения естественных и техногенных водных нагрузок в расчетной области фильтрации для площадок энергетических объектов, расположенных в различных климатических зонах, с различными проектными схемами циркуляционного водоснабжения и водообеспечения зданий. Получены основные характеристики фильтрационных потоков в основаниях промплощадок энергоблоков конкретных объектов атомной энергетики и предложены рациональные схемы их дренирования. Практическая ценность и реализация работы. Программный комплекс ОЯЕЫА, усовершенствованный в рамках данной работы, используется для решения весьма широкого круга задач прогнозирования ламинарного режима движения подземных вод со свободной поверхностью (безнапорная фильтрация) в дренированных неоднородных основаниях при различных гидрогеологических условиях при наличии линейных и площадных источников техногенных утечек. Научно-производственного центра атомной энергетики (НПЦ АЭ) в г. Боткинской ГЭС, ограждающей дамбы водохранилища Печорской ГРЭС, ограждающих перемычек котлованов С-1 и С-2 комплекса защитных сооружений С.