土中水的滲流問題的歷史問題

1、主要方法：第一章緒論1. 1研究的目的及意義 水或其它流體在巖土等孔隙或裂隙介質(zhì)中的流動(dòng)，可以統(tǒng)稱為滲流，其流動(dòng)性質(zhì)決定于作為滲流骨架的巖上體性質(zhì)與其中流體的性質(zhì)【。與其他建筑物不同，水工建筑物一般建立在河床之上，水工建筑要安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，除了要考慮地基變形和穩(wěn)定性之外，還要特別考慮水的滲流問題;尤其是壩堤和基坑，滲流問題是工程設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理中的重要問題，所以重視由滲流引起的穩(wěn)定和安全問題，是十分必要的。 土中水和滲流對(duì)土體的性質(zhì)有重要影響z。土中水可改變土體的物理、工程和化學(xué)性質(zhì);滲流可改變土體的孔隙水壓力或吸力，進(jìn)而改變有效應(yīng)力，又進(jìn)一步影響土體的強(qiáng)度和變形;滲流產(chǎn)生滲透力或超孔隙

2、水壓力，可影響土坡穩(wěn)定，也可引發(fā)土的管涌、流上等滲透破壞;降雨入滲可使土體基質(zhì)吸力減小或消失，土坡可能失穩(wěn)。 在水利水電工程中，滲流會(huì)引起許多嚴(yán)重的工程問題。據(jù)美國的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在美國破壞的206座土壩中有39%是滲流引起。著名的弟頓(Tedon)壩，1976年由于滲透破壞而引起潰壩，總損失達(dá)2.5億美元。根據(jù)我國水利水電部1981年調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料表明，全國241座大型水庫先后發(fā)生過1000多宗工程事故，由于滲流產(chǎn)生滲漏管涌事故占31.9%。在2 391座水庫潰壩事故中，滲透破壞占29%3。我國青海的溝后混凝土面板卵石壩1993年8月因滲流而潰壩，死亡300余人4 0 1998年長江大水，堤防出現(xiàn)

3、險(xiǎn)情5000余處，其中60-70%是由于管涌等滲透變形引起的s。據(jù)世界其它國家統(tǒng)計(jì)，日本為44，瑞典為40(統(tǒng)計(jì)失事壩119座)，西班牙為40%(統(tǒng)計(jì)失事壩117座)3 。另外，涵閘、巖土邊坡和深基坑的很多事故主要是由于水土壓力變化和滲透變形。同時(shí)，在采礦、石油、環(huán)境甚至生物等領(lǐng)域，滲流成為一個(gè)突出問題，迫切需要深入進(jìn)行研究60 滲流計(jì)算的目的在于求解滲流場(chǎng)內(nèi)的滲流量、水頭、壓力、坡降等水利因素，進(jìn)行滲透穩(wěn)定性分析，選擇合理的防滲、排滲設(shè)計(jì)方案或加固補(bǔ)強(qiáng)方案，有效的控制滲流。 滲流量的大小對(duì)一般工程而言或許是一個(gè)次要問題，但對(duì)于水工建筑來說，滲流量的大小就可能成為壩型、基坑及防滲、排滲方案選擇

4、的決定性因素。滲流控制的目的是將滲流速度控制在許可的范圍內(nèi)，過大的滲流量極易使?jié)B流速度在局部地區(qū)達(dá)到產(chǎn)生危險(xiǎn)集中沖刷的程度，從而產(chǎn)生沖刷破壞。對(duì)于排水措施的設(shè)計(jì)和運(yùn)用，滲流量的大小還直接影響排水體斷面的設(shè)計(jì)以及排水效果的分析。 浸潤線位置是校核壩坡穩(wěn)定的必需材料。如果把深浸潤線過高，以及在下游壩坡出滲，會(huì)危害下游壩坡的穩(wěn)定安全。對(duì)于正在運(yùn)行的壩，浸潤線的計(jì)算值可用來與觀測(cè)數(shù)據(jù)比較，分析滲流條件的變化和防滲結(jié)構(gòu)物的運(yùn)行情況。 壩體和地基各個(gè)部位的滲流坡降，應(yīng)小于相應(yīng)部位上體的允許值，否則將發(fā)生滲透變形破壞。需要特別注意滲流進(jìn)入下游排水設(shè)施的出口部位，以及在壩體和地基內(nèi)部滲流繞過或穿過弱透水體進(jìn)入

5、強(qiáng)透水體的內(nèi)部出口部位，滲流破壞常常是在出口處率先發(fā)生進(jìn)而向土體的深層發(fā)展Ul0 目前，對(duì)水工工程進(jìn)行滲流場(chǎng)的分析和應(yīng)力場(chǎng)的分析大多是分開的，分析滲流場(chǎng)時(shí)不考慮巖土體應(yīng)力一應(yīng)變的關(guān)系和應(yīng)力狀態(tài)對(duì)滲流場(chǎng)的影響;分析應(yīng)力場(chǎng)時(shí)，根據(jù)滲流場(chǎng)分析結(jié)果，不同區(qū)域巖十體賦予不同的容重進(jìn)行穩(wěn)定性及應(yīng)力場(chǎng)的分析fl。盡管這種方法簡單易行且己積累了一定的工程經(jīng)驗(yàn)，但是沒有真實(shí)客觀地反映應(yīng)力場(chǎng)與滲流場(chǎng)之間的相互影響、相互作用，即沒有考慮二者之間的禍合作用。實(shí)際上，二者之間存在藕合作用，一方面滲流場(chǎng)的改變會(huì)引起滲透壓力的變化，使作用在巖土體上的荷載發(fā)生變化，從而引起應(yīng)力場(chǎng)的重新分部;另一方面，應(yīng)力場(chǎng)的變化會(huì)引起巖土體

6、體積的變化，從而改變其孔隙率、滲透系數(shù)，最終導(dǎo)致滲流場(chǎng)的變化。二者的藕合作用，最終兩場(chǎng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。因而，滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的禍合分析計(jì)算具有重要的理論及工程意義。 基坑工程是地基基礎(chǔ)和地下工程施工中的一個(gè)古老而傳統(tǒng)的課題。放坡開挖和簡易木樁維護(hù)可以追朔到遠(yuǎn)古時(shí)代。人類的土木工程活動(dòng)促進(jìn)了基坑工程的發(fā)展，特別是隨著大量高層、超高層建筑以及地下工程的不斷涌現(xiàn)，基坑工程得到了很大的發(fā)展。 基坑工程又是一個(gè)人實(shí)踐性很強(qiáng)的巖土工程，迫切需要理論來指導(dǎo)、充實(shí)和完善。關(guān)于基坑的穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形以及周圍地層的位移對(duì)周圍建筑物和地下管線等的影響，目前尚不能準(zhǔn)確地得出定量的結(jié)果，但是，有關(guān)地基的穩(wěn)定及變

7、形的理論，對(duì)解決這類實(shí)際工程問題仍然具有非常重要的指導(dǎo)意義。 基坑工程同時(shí)又是一個(gè)綜合性的巖土工程難題，既涉及土力學(xué)中的強(qiáng)度與穩(wěn)定性問題，又包含了變形和滲流問題，同時(shí)還涉及到土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用。因此，完善基坑工程的設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)等己成為建筑、市政、水利等行業(yè)地下工程建設(shè)中一個(gè)G待解決的重要工程技術(shù)問題。1. 2滲流問題的研究現(xiàn)狀1. 2. 1滲流研究現(xiàn)狀 自從1865年法國工程師H. Darcy通過垂直圓管中的沙土透水性滲流試驗(yàn)，建立了多孔介質(zhì)滲流基本定律一達(dá)西定律，由此奠定了滲流分析理論的基礎(chǔ)。杜布依(1863年)以達(dá)西定律為基礎(chǔ)，研究了單向和平面徑向地下水流穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。1889年，H

8、. E.儒可夫斯基推導(dǎo)出了滲流微分方程。1922年，H. E.巴蒲洛夫斯基提出了求解滲流場(chǎng)的電模擬法，為解決比較復(fù)雜的滲流問題提供了一個(gè)有效的工具。在20世紀(jì)滲流受到國際學(xué)術(shù)界和工程界的高度重視，己逐步發(fā)展成為具有自己理論、方法和應(yīng)用范圍的獨(dú)立學(xué)科【1, 6, 8, 9, 10, l l0 在滲流理論的基礎(chǔ)上，學(xué)者們對(duì)巖土體進(jìn)行了滲流分析。滲流分析計(jì)算的方法很多，但歸納起來有兩大類，即理論分析方法和試驗(yàn)方法川，見圖1.10 在滲流理論研究方面，Buckley & Leverett (1942年)在忽略毛細(xì)管力的基礎(chǔ)上給出一維兩相滲流方程的解1Z; Warren & Root (

9、1963年)提出雙重介質(zhì)滲流問題”;Closmann(1975年)提出三重介質(zhì)滲流模型l4;陳鐘祥等15-17 ( 19g01982年)、劉慈群等IS-ZZ (1981 1982， 1988年)、吳望一等Z3 (1982年)、郭尚平等24】(1990年)深入研究了雙重與三重及多層介質(zhì)滲流和復(fù)雜的物理化學(xué)滲流，取得了很大的進(jìn)展;孔祥言6 (1999年)潛心研究了多孔介質(zhì)對(duì)流等問題，取得了顯著的成果。 由于受滲流場(chǎng)邊界條件的約束，一般情況下很難求出精確解。近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，滲流場(chǎng)的數(shù)值解法得到了飛速發(fā)展。O. C. Zienkiewicz2s第一次具體的將有限單元法用于穩(wěn)定滲流的分

10、析;W C. Desai26將有限單元法引入非穩(wěn)定滲流。S. P. Neumanz7最早應(yīng)用有限元法求解飽和與非飽和滲流問題，他采用Galerkin法對(duì)Richards方程進(jìn)行空間域的離散，用Crank-Nicolson有限差分格式對(duì)時(shí)間域進(jìn)行離散，在1973年提出了一維非飽和滲流的有限元法，以后又提出了解決二維飽和一非飽和滲流問題的有限元法za0 Paoagiannakis和Fredlund29用Galerkin加權(quán)余量原理推導(dǎo)了二維穩(wěn)定滲流的有限元形式;Miller提出了非飽和介質(zhì)的滲透系數(shù)是含水量或水壓力水頭的函數(shù)，這種函數(shù)關(guān)系隨多孔介質(zhì)性質(zhì)的變化而變化。在進(jìn)行飽和一非飽和的有限元計(jì)算時(shí)

11、，多孔介質(zhì)的非飽和參數(shù)的確定存在一定的困難，Van Genuchten3o提出了一個(gè)土體非飽和參數(shù)的表達(dá)式，可以通過上體的非飽和特征曲線來確定，這種方法在實(shí)際的計(jì)算中應(yīng)用比較廣泛。 Lam和Fredlund31在1984年應(yīng)用飽和一非飽和滲流分析程序Trasee對(duì)一些滲流問題進(jìn)行了求解，對(duì)飽和一非飽和上體的滲流問題作了比較完整的論述，把非飽和土壤水運(yùn)動(dòng)理論與非飽和土固結(jié)理論相結(jié)合，得到了巖土工程師使用習(xí)慣的飽和一非飽和滲流控制方程。 Fredlund和Hasan32- 37在假定氣相是連續(xù)的，F(xiàn)ick定律和Darcy定律分別適用于氣相和液相的流動(dòng)，氣相和液相的滲透系數(shù)都是土體基質(zhì)吸力或體積、質(zhì)

12、量的函數(shù)，提出了求解非飽和土固結(jié)過程中的孔隙氣壓力、孔隙水壓力的偏微分方程，用Galerkin加權(quán)余量原理推導(dǎo)了二維穩(wěn)定滲流的有限元形式。 R. A. Freeze3g認(rèn)為對(duì)大多數(shù)實(shí)際問題來講，考慮液相流動(dòng)的非飽和滲流的單相近似技術(shù)的計(jì)算結(jié)果與考慮氣、液兩相流動(dòng)的非飽和滲流的計(jì)算結(jié)果之間的誤差可以忽略;Forsyth39對(duì)地下水非飽和單相滲流與兩相滲流模型分別進(jìn)行了計(jì)算，通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的對(duì)比研究，他認(rèn)為采用兩相流的分析方法與單相流的分析方法其計(jì)算結(jié)果存在一定的差別。 近年來我國巖土工程界的學(xué)者對(duì)滲流分析方法也作了大量的研究。汪自力、李莉40提出了壩堤飽和一非飽和有限元分析的高斯點(diǎn)法，該方法計(jì)算

13、量較小，迭代的格式也比較簡單。吳良驥、張培文、劉德富等41, 42對(duì)飽和一非飽和巖土非穩(wěn)定滲流問題進(jìn)行了有限元法的分析研究，結(jié)合工程實(shí)例對(duì)壩堤飽和一非飽和滲流進(jìn)行了數(shù)值模擬。劉潔、毛褪熙43對(duì)飽和與非飽和滲流計(jì)算的有限單元法進(jìn)行了推導(dǎo)，并建立數(shù)學(xué)模型。通過計(jì)算，比較了一般的飽和滲流和非飽和滲流兩種模型的計(jì)算結(jié)果，并用模型試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。其結(jié)果表明，飽和一非飽和滲流計(jì)算方法具有不進(jìn)行自由面調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，在物理概念上更為清晰。 吳夢(mèng)喜、彭華等44-46對(duì)飽和一非飽和土體非穩(wěn)定滲流作了數(shù)值分析，對(duì)一般的非飽和滲流有限元計(jì)算方法加以改進(jìn)，消除飽和一非飽和滲流計(jì)算中存在的數(shù)值彌散現(xiàn)象，提高了收斂速度;同時(shí)還

14、提出一種逸出面處理新方法，并給出飽和一非飽和滲流問題的計(jì)算實(shí)例。朱岳明、龔道勇等47提出止維飽和一非飽和滲流場(chǎng)求解及其逸出面邊界條件處理方法;金生48味用飽和一非飽和滲流模型計(jì)算了壩堤自由面滲流;朱軍49對(duì)飽和一非飽和滲流的有限元方法進(jìn)行比較系統(tǒng)的分析和研究，提出了求解滲流量的一種簡單方法。 張華、陳善雄、陳守義50推導(dǎo)了考慮土骨架體變、氣相流動(dòng)的非飽和滲流一般性控制方程，同時(shí)并給出幾種簡化形式。朱京義、張彥51討論了非飽和土中水和氣兩相不相容、不可壓縮孔隙流體的流動(dòng)定律，不同流體間的相互作用以及反映土體孔隙持水特性的土水特征曲線等，推導(dǎo)出非飽和土兩相流體藕合滲流的控制方程。鄧英爾，劉慈群等5

15、2】基于三參數(shù)非線性流體運(yùn)動(dòng)定律、質(zhì)量守恒定律以及橢圓滲流的概念，建立了低滲透介質(zhì)中兩相流體橢圓非線性滲流數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用有限差分法和外推法，導(dǎo)出兩相流體橢圓非線性滲流條件下油井見水前后開發(fā)指標(biāo)的計(jì)算公式，并進(jìn)行實(shí)例分析。的非飽和滲流有限元計(jì)算方法加以改進(jìn)，消除飽和一非飽和滲流計(jì)算中存在的數(shù)值彌散現(xiàn)象，提高了收斂速度;同時(shí)還提出一種逸出面處理新方法，并給出飽和一非飽和滲流問題的計(jì)算實(shí)例。朱岳明、龔道勇等47提出止維飽和一非飽和滲流場(chǎng)求解及其逸出面邊界條件處理方法;金生48味用飽和一非飽和滲流模型計(jì)算了壩堤自由面滲流;朱軍49對(duì)飽和一非飽和滲流的有限元方法進(jìn)行比較系統(tǒng)的分析和研究，提出了求解滲流量

16、的一種簡單方法。 張華、陳善雄、陳守義50推導(dǎo)了考慮土骨架體變、氣相流動(dòng)的非飽和滲流一般性控制方程，同時(shí)并給出幾種簡化形式。朱京義、張彥51討論了非飽和土中水和氣兩相不相容、不可壓縮孔隙流體的流動(dòng)定律，不同流體間的相互作用以及反映土體孔隙持水特性的土水特征曲線等，推導(dǎo)出非飽和土兩相流體藕合滲流的控制方程。鄧英爾，劉慈群等52】基于三參數(shù)非線性流體運(yùn)動(dòng)定律、質(zhì)量守恒定律以及橢圓滲流的概念，建立了低滲透介質(zhì)中兩相流體橢圓非線性滲流數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用有限差分法和外推法，導(dǎo)出兩相流體橢圓非線性滲流條件下油井見水前后開發(fā)指標(biāo)的計(jì)算公式，并進(jìn)行實(shí)例分析。滲流禍合發(fā)展現(xiàn)狀 眾所周知，巖土工程中存在多種作用，如水

17、力學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)等。在很多情況下，這些作用同時(shí)存在并相互影響，稱之為禍合作用。Tsang C F53認(rèn)為對(duì)學(xué)術(shù)和工程有意義的4種典型的藕合作用:水力學(xué)和力學(xué)(HM);熱學(xué)、水力學(xué)和力學(xué)(THM );水力學(xué)、力學(xué)和化學(xué)(HMC );熱學(xué)、力學(xué)、水力學(xué)和化學(xué)(TMHC )。在水利水電及土木工程中，水力學(xué)和力學(xué)的藕合作用，即滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的禍合作用是最重要的，4。在土力學(xué)中，滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的禍合作用又成為流固藕合作用，大體來說可分為兩類:(1)等效連續(xù)介質(zhì);(2)裂隙孔隙介質(zhì)。前者又有兩類禍合分析:(1)介質(zhì)的滲透系數(shù)為常量，與應(yīng)力場(chǎng)無關(guān);(2)介質(zhì)的滲透系數(shù)隨應(yīng)力環(huán)境的變化而變化，是應(yīng)力場(chǎng)的

18、函數(shù)。 藕合理論從20世紀(jì)50年代國外水庫誘發(fā)地震原因分析為開端，具有代表性的理論為B10t55固結(jié)理論。到70年代正式提出，直至80年代Noorishad56, s'完善發(fā)展，這期間主要由Bal'On58-60針對(duì)巖體間的穩(wěn)定性和凍土地區(qū)隧道涌水等問題，對(duì)地下水滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)之間的禍合作用進(jìn)行了探討性研究。藕合問題越來越受到許多領(lǐng)域的學(xué)者和專家的重視。 近年來巖土工程中滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的禍合作用的研究獲得了一定的進(jìn)展，取得了一些研究成果，總的來說巖體滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)藕合分析取得的成果多于土體，目_研究的深入一些。 近年來我國巖土工作者在巖體滲流禍合方面取得了較大的成果。吉

19、小明、白世偉、張電吉等61-66J對(duì)于節(jié)理巖體滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)禍合作用，進(jìn)行了比較深入的研究?；陔p重孔隙介質(zhì)模型，利用Galerkin有限元法提出的相應(yīng)有限元公式，并基于巖體分類指標(biāo)提出了與巖體應(yīng)力狀態(tài)相關(guān)的滲透系數(shù)計(jì)算公式。根據(jù)單裂隙巖體的裂隙面結(jié)構(gòu)性狀，提出了等效裂隙開度的計(jì)算方法和測(cè)量方法。建立了單裂隙及成組平行裂隙的滲透系數(shù)表達(dá)式，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了三維應(yīng)力、自重應(yīng)力及壓剪聯(lián)合作用等三種受力狀態(tài)下裂隙巖體的滲流與應(yīng)力的關(guān)系。王媛f61等提出裂隙巖體滲流與應(yīng)力禍合的“四自由度全禍合分析方法”，其基本思路是:將裂隙巖體滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)看作一個(gè)場(chǎng)，裂隙巖體同時(shí)滿足滲流方程和應(yīng)力方程，建立以節(jié)

20、點(diǎn)位移和節(jié)點(diǎn)滲流水壓力為未知量的禍合有限元方程組。張玉卓、張金才等68通過對(duì)較大尺寸的裂隙巖體試塊滲流研究試驗(yàn)，分析了裂隙巖體滲流與應(yīng)力的禍合機(jī)理，提出不同應(yīng)力條件裂隙巖體滲流量與應(yīng)力成四次方的關(guān)系。陳平、張有天等69】建議巖體滲流與應(yīng)力禍合分析方法，以裂隙滲流理論和變形本構(gòu)關(guān)系為基礎(chǔ)，對(duì)重力壩壩基進(jìn)行了裂隙巖體滲流應(yīng)力二維禍合分析。楊延毅、周維垣70提出一種滲流一損傷禍合分析模型，闡述了滲流裂隙巖體的力學(xué)作用和巖體的應(yīng)力狀態(tài)對(duì)裂隙滲透型的影響。耿克勤、吳永平f711分析了巖體裂隙的受力變形機(jī)理，研究了單裂隙在法向應(yīng)力、剪應(yīng)力及復(fù)雜應(yīng)力條件下的滲流禍合特性，建立相應(yīng)的滲透系數(shù)與應(yīng)變相關(guān)的裂隙巖

21、體的禍合模型，并對(duì)拱壩和壩肩巖體的力學(xué)和滲流藕合進(jìn)行了求解。盛金昌等72】采用等效連續(xù)介質(zhì)模型，對(duì)裂隙巖體的滲流特性、力學(xué)特性、滲流禍合分析以及裂隙參數(shù)隨機(jī)性對(duì)滲流的影響等方面進(jìn)行了較深入的研究，在此基礎(chǔ)上對(duì)溪洛渡電站地下廠房洞室群滲流場(chǎng)合應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了藕合計(jì)算。楊明舉73通過對(duì)地下水封裸洞儲(chǔ)氣工程應(yīng)力場(chǎng)、滲流場(chǎng)以及儲(chǔ)氣場(chǎng)各自的特性、相互作用的研究，并從簡化計(jì)算的角度出發(fā)，建立了地下水封儲(chǔ)氣禍合問題的數(shù)學(xué)模型。沈振中等74】提出壩基巖體粘彈性應(yīng)力場(chǎng)與滲流場(chǎng)的禍合分析模型，對(duì)壩基開挖過程進(jìn)行了模擬計(jì)算分析。 同樣我國巖土工作者在土體滲流禍合方面取得了較大的成果。白世偉、陳曉平、羅曉輝、雷學(xué)文、谷志

22、孟等75-82對(duì)土體的滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的藕合作用進(jìn)行了比較深入的研究。其中陳曉平、白世偉對(duì)軟土蠕變一固結(jié)特性、計(jì)算模型、模型的數(shù)值求解方法和工程應(yīng)用等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，探討了土工應(yīng)力一應(yīng)變模型、流變模型和固結(jié)模型的藕合機(jī)理，建立了實(shí)用的非線性粘彈性固結(jié)模型。羅曉輝、白世偉根據(jù)大變形彈塑性理論Lagrangian描述的UL方法，利用參變量變分原理的思想推導(dǎo)建立了彈塑性大變形Biot固結(jié)理論的數(shù)值模擬計(jì)算方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，將彈塑性分析問題轉(zhuǎn)化為屈服條件下的約束，求彈塑性勢(shì)能泛函的極值問題，增量計(jì)算中不需要迭代，而目_便于進(jìn)行非關(guān)聯(lián)流動(dòng)與應(yīng)變軟化計(jì)算。雷學(xué)文、白世偉系統(tǒng)地總結(jié)了動(dòng)力固結(jié)排水法的研

23、究現(xiàn)狀及工程應(yīng)用情況，并提出了在該領(lǐng)域中值得進(jìn)一步研究的問題。谷志孟、白世偉對(duì)長江流域洪澇災(zāi)害的成因及其防御體系和相關(guān)的巖土力學(xué)問題進(jìn)行了探討，還就堤防工程體系3DSIS的功能與作用作了闡述。 楊志錫、葉為民、楊林德等83將飽和土體視為均質(zhì)、連續(xù)的各向異性彈塑性多孔介質(zhì)，根據(jù)虛位移原理推導(dǎo)出飽和土體內(nèi)各向異性滲流直接藕合的有限元計(jì)算公式，并針對(duì)直接禍合法所生成的病態(tài)方程采用MATLAB語言編寫出平面條件下的計(jì)算程序，對(duì)各向異性彈性多孔介質(zhì)中的Mandel效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。陳波、李寧等84】在推導(dǎo)多孔介質(zhì)三場(chǎng)禍合數(shù)學(xué)模型控制方程的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的推導(dǎo)了6節(jié)點(diǎn)三角形單元的固液兩相介質(zhì)的溫度場(chǎng)、變

24、形場(chǎng)、滲流場(chǎng)三場(chǎng)禍合問題的分析方法。陳慶中、馮星梅等as】參照Sanhu和錢偉長的成果，建立應(yīng)力場(chǎng)、滲流場(chǎng)、流場(chǎng)藕合問題的分析方法。王媛86以B10t理論為基礎(chǔ)，提出了以節(jié)點(diǎn)位移和孔隙水壓力為未知量的滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)藕合的計(jì)算方法。1. 3基坑工程滲流問題研究現(xiàn)狀基坑工程水土壓力計(jì)算研究現(xiàn)狀 在地下水位較高的地區(qū)開挖基坑時(shí)，坑內(nèi)外通常存在著水頭差，地下水將在坑內(nèi)外水頭差的作用下發(fā)生滲流。地下水的滲流引起的坑內(nèi)外的孔隙壓力和有效應(yīng)力發(fā)生改變，不僅影響作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的水壓力、土壓力及側(cè)壓力計(jì)算，還影響基坑周圍地表沉降和坑底的回彈變形計(jì)算，甚至引起管涌和流砂。根據(jù)大量基坑失穩(wěn)和變形破壞實(shí)例分析8-a

25、9，可以看出因滲流引發(fā)的基坑失事占很大比例，因此，在基坑穩(wěn)定和變形分析、計(jì)算中必須高度重視地下水及其地下水的滲流作用。 基坑工程的地下水滲流包括穩(wěn)定滲流和非穩(wěn)定滲流。在軟土地區(qū)開挖基坑時(shí)，由于土體的滲透系數(shù)很小，開挖后需要很長時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定滲流;而在砂上等土體滲透性較大的地區(qū)開挖基坑時(shí)，在開挖結(jié)束后即可近似認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)定滲流狀態(tài)。 楊曉軍和龔曉南90】從土的有效應(yīng)力原理出發(fā)，分析了軟粘土中深基坑開挖的上壓力計(jì)算問題，討論了孔隙水壓力對(duì)土壓力的影響。章勝南91分析了成層土中圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受水土壓力的計(jì)算，認(rèn)為圍護(hù)結(jié)構(gòu)穿過土層滲透性的變化以及土層的不同分布將對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水土壓力分布產(chǎn)生影響。魏汝龍92

26、-94提出一種考慮滲透力時(shí)計(jì)算土壓力和水壓力的方法，并將該方法一與幾種不同的水土分算或水土合算的方法進(jìn)行比較，認(rèn)為如果擋墻前后的水頭差較大，且土的滲透性較好或施工時(shí)間較長，則計(jì)算土壓力和水壓力應(yīng)考慮滲透力。李廣信等9s-99研究了墻后填土中的超靜孔隙水壓力對(duì)擋土結(jié)構(gòu)物上的上壓力的影響，認(rèn)為山于超靜孔壓力1勺存在，擋土結(jié)構(gòu)卜的總壓力將會(huì)改變，上壓力將不再一定是直線分布，最大壓力不再一定在底部，滑裂面的位置和形狀也都會(huì)發(fā)生變化。針對(duì)基坑地基土中水的滲流引起水壓力和土壓力的變化，對(duì)有L層滯水、一般自由滲透、有承壓水、基坑內(nèi)排水與基坑外降水以及由超靜孔壓等情況的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)仁的水土壓力進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表

27、明:水上壓力的大小及分布與靜水時(shí)的明顯不同，_目考慮滲流影響時(shí)宜采用庫侖土壓力理論;基坑外人工降水域基坑內(nèi)排水相比，坑外降水更有利于基坑的穩(wěn)定。陳愈炯和溫彥鋒【loot分析了基坑周邊上體內(nèi)孔隙水壓力隨工程進(jìn)展而變化的情況，指出在無凝聚性土地基中只需計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)在運(yùn)用期的穩(wěn)定性，而在勃性上地基中則需計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工期和運(yùn)用期兩者的穩(wěn)定性，并敘述了施工期和運(yùn)用期支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水土壓力分算和合算的方法。 介玉新等lo一“，研究了墻后填土存在二維滲流時(shí)對(duì)作用在墻背上的上壓力和總壓力的影響，比較了庫侖土壓力理論與朗肯土壓力理論計(jì)算結(jié)果的差別。崔紅軍和陸士強(qiáng)【104通過土體中的水壓力傳遞試驗(yàn)及對(duì)水壓力傳遞

28、過程的理論推導(dǎo)，證明土體是可以傳遞水壓力的，而且土體中的水壓力均衡時(shí)間在工程意義上可以忽略，認(rèn)為在水土壓力計(jì)算中應(yīng)當(dāng)用有效應(yīng)力原理。謝康和等【105, 106J研究了成層土中基坑開挖降水引起的土中應(yīng)力變化及周邊地表沉降的求解方法，在假定降水引發(fā)的滲流是一維豎向的條件下，推導(dǎo)了基坑周邊土中有效應(yīng)力和地表沉降的計(jì)算公式，并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為基坑降水及由此引起的滲流使上中有效應(yīng)力改變是基坑周圍地表發(fā)生沉降的根本原因。地表沉降不僅受坑內(nèi)外降水深度和坑內(nèi)外水頭差的影響，還與土層的滲透性有關(guān)，加固坑底土層并使其滲透性降低能有效地減小坑外地面的下沉。王釗等 107總結(jié)和分析了靜水壓力、穩(wěn)定滲流和超靜

29、水壓力作用下?lián)跬两Y(jié)構(gòu)上水壓力的計(jì)算方法，通過實(shí)例說明水土分算和水土合算結(jié)果的差異及考慮水的滲流作用和超靜孔壓作用對(duì)擋土結(jié)構(gòu)卜總壓力計(jì)算的影響，并強(qiáng)調(diào)應(yīng)進(jìn)行控制擋土結(jié)構(gòu)的臨界狀態(tài)分析。1 .3. 2基坑變形計(jì)算研究現(xiàn)狀 在深基坑設(shè)計(jì)中，日前工程界大多采用總應(yīng)力法進(jìn)行分析。 C;lough G W等10A-110】利用有限元法分析了土層各向異性對(duì)土體、墻體位移分布的影響。計(jì)算結(jié)果表明，若考慮土體對(duì)各向異性的影響，則計(jì)算出的墻體水平位移和地表沉降會(huì)顯著增大，破壞區(qū)也顯著增大。OuCY等n一”.,】開發(fā)了考慮上體非線性的深基坑三維有限元程序，通過對(duì)一系列參數(shù)的研究，得到根據(jù)二維有限元分析的結(jié)果來估計(jì)三

30、維情況下圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大水平位移的關(guān)系，并對(duì)一個(gè)不規(guī)則形狀的基坑實(shí)例進(jìn)行有限元分析，得到的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好。Chew S H等yn對(duì)內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了二維和三維有限元計(jì)算比較，認(rèn)為支護(hù)結(jié)構(gòu)變形表現(xiàn)出明顯的空間效應(yīng)，三維計(jì)算結(jié)果可以較好的預(yù)測(cè)各斷面卜的變形，在基坑拐角處，二維計(jì)算的結(jié)果明顯偏大。Bose S K等;s基于修I.的劍橋模型開發(fā)了考慮分步開挖及設(shè)置支護(hù)等情況的內(nèi)撐式基坑有限元程序。研究表明，圍護(hù)墻插入坑底以下深度的增加降低了基坑底部外圍護(hù)墻的變形，但對(duì)最后一道支撐以卜的變形收效甚微。基坑寬度的增加使得圍護(hù)墻的變形和周圍地表的沉降增大;預(yù)應(yīng)力支撐也對(duì)內(nèi)撐式基坑的形狀有很大的影響

31、。Zhang M J等mp開發(fā)了考慮土體非線性、土一土釘相互作用以及基坑分步開挖的三維有限兒程序，分析了士釘長度和土釘水平問>b對(duì)基坑的水平位移和周圍地表沉降的影響。Hong S H等l”7】針對(duì)帶木擋板的排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑，當(dāng)基坑長度超過一定范圍時(shí)通常采用二維有限元進(jìn)行分析的現(xiàn)狀，對(duì)二維有限元分析和三維有限元分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析了排樁和木擋板剛度進(jìn)行等效剛度轉(zhuǎn)化帶來的影響。認(rèn)為排樁和木擋板剛度按等效剛度原則轉(zhuǎn)化后進(jìn)行二維有限元分析時(shí)過高的估計(jì)了開挖面以卜樁與土之間的禍合作用，在樁沒有插入硬上層時(shí)明顯過低的估計(jì)了圍護(hù)樁的變形。木擋板的變形通常大于圍護(hù)樁的變形，但通常過低估計(jì)了。二維分

32、析時(shí)不能區(qū)分同一深度但不同位置處土的應(yīng)力路徑差異，且不能反映木擋板后面土的軟化。Faheem H等”·”】用有限單元法對(duì)軟土地區(qū)基坑的坑底穩(wěn)定性進(jìn)行二維分析，認(rèn)為坑底的穩(wěn)定性主要受開挖深度與基坑寬度比值、坑底軟土層的厚度、圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入坑底以下深度以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)剛度影響。進(jìn)一步對(duì)軟土地區(qū)開挖矩形基坑的坑底穩(wěn)定性進(jìn)行了三維分析，數(shù)值分析結(jié)果表明基坑坑底的穩(wěn)定性還受基坑長度與寬度比值的影響，認(rèn)為當(dāng)基坑長度與寬度的比值大于6時(shí)，可以忽略扛維空間的影響。 李王岐【 20研究了考慮坑內(nèi)外水頭變化時(shí)的基坑工程時(shí)間效應(yīng)和空間效應(yīng)，并與不考慮坑內(nèi)外水頭差變化的情況進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，當(dāng)考慮坑內(nèi)外水頭差變

33、化時(shí)，基坑內(nèi)外土中的超靜孔隙壓力均發(fā)生顯著變化;圍護(hù)的水平位移、周川地表沉降、坑底隆起變形也都明顯增大。因此，不考慮坑內(nèi)外水頭差變化的分析是偏不安全的。趙海燕和黃金枝“l(fā)研究了不同有限元網(wǎng)格劃分下基坑變形的情況，提出了非線性、三維有限元手段，用于深基坑開挖過程中預(yù)測(cè)圍護(hù)墻變形和地表沉降值，分析結(jié)果表明基坑內(nèi)網(wǎng)格密度對(duì)于計(jì)算結(jié)果的精度有較大的影響。連鎮(zhèn)營和韓國城【122, l23】采用三維非線性有限元對(duì)土釘支護(hù)開挖過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了各個(gè)開挖階段各層土釘和釘、土界面單元的受力變化和破壞機(jī)理，得出了一些有價(jià)值的結(jié)論。 對(duì)十實(shí)際的基坑工程，即使土體的滲透系數(shù)很小，絕對(duì)不透水的情況也是不存在的。

34、因此在地下水埋藏較淺的地區(qū)開挖基坑時(shí)，滲流作用是普遍存在的。在軟土地區(qū)開挖基坑時(shí)，通常都是通過對(duì)基坑工程進(jìn)行有效應(yīng)力分析來研究地卜水滲流的影響，即開挖卸荷引起的超靜孔壓增長和消散規(guī)律。 Osaimi A E等 12d利用BIOt固結(jié)理論對(duì)開挖弓起的超靜孔壓隨時(shí)間變化規(guī)律進(jìn)行研究，并根據(jù)一維問題和二維平面應(yīng)變問題的分析結(jié)果，研究了開挖過程和開挖結(jié)束后土體中的固結(jié)現(xiàn)象。分析結(jié)果表明，傳統(tǒng)的不排水條件在基坑工程中是不存在的，即使在低滲透性的深厚軟土中，實(shí)際的基坑工程應(yīng)該處于部分排水狀態(tài);隨著開挖速度的提高以及滲透系數(shù)的降低，開挖結(jié)束時(shí)的固結(jié)速度都降低;并月一不透水擋土結(jié)構(gòu)的存在，會(huì)減慢超靜孔壓的消散

35、。Whittle A J等“，】用二維有效應(yīng)力方法分析了一個(gè)工程實(shí)例，發(fā)現(xiàn)計(jì)算的超靜孔壓比現(xiàn)場(chǎng)試測(cè)得偏高，結(jié)果造成計(jì)算的坑壁變形和地面沉陷與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值有一定的偏差，認(rèn)為必須對(duì)基坑開挖進(jìn)行三維有效應(yīng)力分析。OuCY等m利用有限元法對(duì)基坑工程分別進(jìn)行了排水分析和不排水分析，一計(jì)算結(jié)果表明墻體水平位移、地表沉降的排水分析結(jié)果明顯小于不排水分析的計(jì)算結(jié)果;同時(shí)，在開挖間歇期，隨著超靜孔壓的消散，墻體的水平位移、地表沉降出現(xiàn)了不同程度的回彈;并指出，對(duì)于開挖周期比較長的基坑工程，進(jìn)行排水分析可以得到比較準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。FanYQ等y21有限元法對(duì)基坑工程進(jìn)行固結(jié)與變形的禍合分析，探討了開挖速率、土體滲透

36、系數(shù)、支撐剛度、墻體插入深度等因素對(duì)基坑工程性狀的影響。 羅曉輝“，2“】在忽略土體變形與孔壓消散藕合效應(yīng)的情況下，對(duì)基坑工程中的滲流場(chǎng)進(jìn)行了穩(wěn)定滲流與非穩(wěn)定滲流有限兒分析，將滲流場(chǎng)的水力作用與應(yīng)力場(chǎng)'合，研究了深開挖過程中地卜水滲流對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響。羅曉輝和自世偉p 2y依據(jù)Biot固結(jié)理論與有限變形的理論基礎(chǔ)，采用經(jīng)典的變分原理方法推導(dǎo)了基于大變形Lagrangian描述的UL方法一Biot固結(jié)理論藕合系統(tǒng)方程及其有限元數(shù)值模擬方法。根據(jù)工程實(shí)例進(jìn)行大、小變形計(jì)算的比較以及深基坑開挖的時(shí)空效應(yīng)分析，得出開挖時(shí)空效應(yīng)顯著、小變形計(jì)算的安全性不足的結(jié)論。吳文、白世偉等i3o分析了淤泥

37、軟粘土的物理力學(xué)特性，研究了該土層的流動(dòng)變形機(jī)理及淤泥質(zhì)粘土的基坑破壞機(jī)理。提出了基坑的變形破壞的主要因素是淤泥質(zhì)土層的流動(dòng)變形如基坑深層滑動(dòng)破壞，基坑的底板隆起及基坑支擋結(jié)構(gòu)的倒塌。根據(jù)淤泥土的流動(dòng)機(jī)理，提出了淤泥質(zhì)粘土中基坑支護(hù)的新方法一加固淤泥土層的阻止淤泥上層的深層流動(dòng)的基坑支護(hù)方法。平陽等【”一34基于Blot固結(jié)理論，采用彈塑性模型對(duì)基坑開挖中的滲流場(chǎng)水力作用與應(yīng)力場(chǎng)禍合作用進(jìn)行二維平面有限元分析，研究了深開挖過程中滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律及其導(dǎo)致的基坑穩(wěn)定問題?？紤]上體粘彈性壓密特征和土一水藕合作用的深基坑滲流場(chǎng)分析模型。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用有限元方法對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬。為提高計(jì)算精度

38、，對(duì)含水層非飽和帶和白由面問題進(jìn)行了適當(dāng)考慮。設(shè)計(jì)了基于Microsoft Windows 95/98/NT平臺(tái)的面向?qū)ο笥邢拊浖?，給出了基本的程序框架和有關(guān)的程序段。梁仕華135在大變形理論的基礎(chǔ)上，利用ABAQUS通用有限元分析軟件對(duì)土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮固結(jié)、滲流與變形禍合作用的大變形有限元分析，研究了大變形情況下考慮固結(jié)、滲流與變形禍合作用時(shí)土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)層面位置處的水平位移、坑后上體的側(cè)向位移、地表沉降、坑內(nèi)土體隆起、土釘內(nèi)力、孔壓等隨開挖過程變化的規(guī)律。探討了土釘支護(hù)基坑工程中的時(shí)間效應(yīng)及滲流的影響;分析了上釘長度、上釘豎向間距、上層性質(zhì)、滲透系數(shù)等參數(shù)對(duì)土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)性狀的影響，并與

39、小變形假定下的分析結(jié)果進(jìn)行了比較。1. 4考慮自由面的滲流研究現(xiàn)狀 土壩滲流、混凝上壩壩體滲流、各種閘壩的繞壩滲流、邊坡滲流、地下水運(yùn)動(dòng)、地下洞室開挖滲流及基坑開挖滲流等，這些問題一般都涉及到自由面。由于滲流自由面是待求的，因而滲流的范圍是不斷變化的，這類問題的分析一般都是非線性的。 關(guān)明芳、陳洪凱136】對(duì)目前國內(nèi)外求解滲流自由面的方法進(jìn)行了綜合論述，目前應(yīng)用最廣泛的方法就是數(shù)值方法。根據(jù)他們的綜述，常用的方法總結(jié)見圖1. 2，大部分方法與求解滲流的方法是通用的。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，近年來利用數(shù)值方法求解滲流自由面逐漸成為主流。傳統(tǒng)的方法是采用移動(dòng)網(wǎng)格法，即把自由面當(dāng)作可移動(dòng)的邊界處理，

40、在迭代的過程中不斷調(diào)整自由面的位置，使網(wǎng)格發(fā)生變化，直到自由面穩(wěn)定為止，如薛禹群匯”7、件彥卿138】等。雖然移動(dòng)網(wǎng)格法在滲流問題分析中取得了不少成功的經(jīng)驗(yàn)，但也暴露出方法本身的不足:(1)當(dāng)初始自由面和最終的自由面相差較大時(shí)，網(wǎng)格過分變形導(dǎo)致網(wǎng)格畸變;(2)滲流域內(nèi)有結(jié)構(gòu)物時(shí)，網(wǎng)格移動(dòng)會(huì)改變結(jié)構(gòu)邊界;(3)自由面附近有不均勻介質(zhì)時(shí)，網(wǎng)格移動(dòng)會(huì)破壞介質(zhì)區(qū)分邊界，使計(jì)算結(jié)果失真;(4)求解包含有自由面滲流域的應(yīng)力分布時(shí)，求解范圍包括自由面以上區(qū)域。移動(dòng)網(wǎng)格法不能采用同一網(wǎng)格分析滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，因而增加了由自由面滲流問題應(yīng)力分析的工作量。由于存在上述缺陷，移動(dòng)網(wǎng)格法已逐漸被淘汰。 為克服移動(dòng)網(wǎng)格法

41、存在的缺陷，國內(nèi)外學(xué)者及研究人員致力于尋找有自由面滲流分析的新方法，其研究的核心就是計(jì)算中不改變網(wǎng)格，自Neuman S P 27】提出用不變網(wǎng)格分析有自由面滲流的Galerkin法以來，出現(xiàn)了多種固定網(wǎng)格法。 Bathe K J等139提出的單元滲透矩陣調(diào)整法，在迭代過程中把跨越自由面和自由面以上單元的滲透系數(shù)一律按實(shí)際滲透系數(shù)的千分之一計(jì)算，這與實(shí)際情況不符。李春華【”提出的改進(jìn)單元滲透矩陣調(diào)整法，在迭代過程中根據(jù)跨越自由面和單元的交叉情況計(jì)算單元的滲透系數(shù)。王賢能141yJ根據(jù)高斯點(diǎn)的位置確定高斯點(diǎn)對(duì)應(yīng)的滲透系數(shù)，計(jì)算單個(gè)高斯點(diǎn)對(duì)滲透矩陣的貢獻(xiàn)，對(duì)所有高斯點(diǎn)求和得到單元的滲透矩陣。 De

42、sai C S等142-147提出剩余流量法，通過計(jì)算自由面單元內(nèi)過自由面的流量來修改各節(jié)點(diǎn)的勢(shì)，直到過自由面的流量小于某一允許值為止。但每一迭代步需要計(jì)算出自由面的具體位置、自由面的面積以及法向流量，工作量大，而目_這一方法的全部調(diào)整過程均依賴與第一次有限元分析的結(jié)果，計(jì)算精度差。張有天等【14s提出初流量法對(duì)Desai法作了重大改進(jìn)，并從理論上給出了完整的描述。初流量法具有只需一次形成和分解總體傳導(dǎo)矩陣，并不需在每次迭代步中確定自由面的近似位置和判別自由面與單元相交的實(shí)際情形等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此是目前固定網(wǎng)格求解有自由面滲流問題的一種較為有效的方法。王媛!49提出了區(qū)域識(shí)別函數(shù)的新概念，對(duì)不連

43、續(xù)的區(qū)域識(shí)別函數(shù)進(jìn)行了線性微調(diào)，使之連續(xù)化。既保持了只需一次形成和分解總體傳導(dǎo)矩陣的優(yōu)點(diǎn)，又解決了初流量法解不穩(wěn)定的問題，使之具有較好的收斂性。李新強(qiáng)l50引入連續(xù)調(diào)整系數(shù)法對(duì)利用初流量法求解自由面的計(jì)算精度問題進(jìn)行了改進(jìn)，經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證，改進(jìn)的初流量法穩(wěn)定性和收斂性良好。 吳夢(mèng)喜等151提出了虛單元法，這一方法的本質(zhì)是固定網(wǎng)格基礎(chǔ)上的移動(dòng)網(wǎng)格法，計(jì)算過程需要不斷的移動(dòng)網(wǎng)格。梁業(yè)國等152提出的子單元法則將跨越自由面的單元?jiǎng)澐?，單元?shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)隨單元?jiǎng)澐植粩嘧兓?。彭華等153提出了一種棄單元固定網(wǎng)格法，該法通過插值函數(shù)確定出迭代過程中的自由面，計(jì)算區(qū)域逐步逼近實(shí)際滲流區(qū)域。陳洪凱等【154在進(jìn)行三峽

44、工程滲流研究過程中，提出了復(fù)合單元全域迭代法。凌道盛155提出了有自由面滲流分析的虛節(jié)點(diǎn)法，虛節(jié)點(diǎn)法是一種真正的固定網(wǎng)格法，對(duì)網(wǎng)格不作任何改動(dòng)，并能精確的描述跨越自由面單元的滲透矩陣。該法不僅適用于平面滲流，對(duì)空間問題同樣適用。王均星等l56 采用流形單元來分析有自由面的滲流問題，流形單元法是有限單元法的一種拓延。具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):流形單元可以很方便的處理不連續(xù)變形的問題;流形單元在覆蓋域上的覆蓋函數(shù)構(gòu)造靈活。 邊界元法又稱邊界積分方程法，這種方法可以把待求解的問題降低一維1570Niwa, Kobayashi and Fukui提出了采用邊界元法確定滲流自由面的基本迭代方程，柴軍瑞等158對(duì)這種方法進(jìn)行了改進(jìn)，使計(jì)算簡單易行，月具有很高的效率和精度。 有