考虑渗透系数非均质性的地下洞室群渗流场分析

发布时间：2022-12-25 16:05

　　随着我国能源结构的不断升级,社会经济的不断发展,需要开展一系列地下工程缓解地表生活压力,提高能源利用效率。水利工程中抽水蓄能电站的地下洞室群具有规模大、数量多、排水结构复杂、洞室跨度大等特点,并且普遍地质条件复杂,渗流与渗透稳定性问题也极为突出。渗透系数的取值决定着渗流场的计算结果,是渗流计算分析的主要参数,而渗透系数又具有非均质性,因此准确刻画渗透系数空间分布对于获得可靠的数值模拟结果至关重要。地下洞室群在开挖过程中的渗流场是非稳态的,而渗流场影响开挖工程的稳定性,因此掌握施工期的渗流场分布特征对保证工程建设质量起到积极作用。本文主要研究成果如下:（1）建立了考虑渗透系数非均匀分布的非均质渗流模型。基于钻孔压水试验资料,将渗透系数作为区域化变量,采用克里金插值法对研究区域内地层渗透系数进行估值,从而获取整个区域的渗透系数空间分布,作为工程区的实际渗透系数场。为了快速准确的将渗透系数值与地层模型单元逐一对应,利用FORTRAN语言编制了与ABAQUS软件接口的VOIDRI子程序,进而建立非均质渗流模型。并将均质渗流场与非均质渗流场进行对比分析,由渗流计算结果可知,二者的渗流场分布特征与... 

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 渗透系数的空间分布的研究进展
        1.2.2 初始渗流场的反演方法研究进展
        1.2.3 地下洞室群施工期非稳定渗流分析的研究
    1.3 论文思路与主要工作
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 基于克里金插值的非均质渗流场分析
    2.1 引言
    2.2 渗透系数空间分布的理论及方法
        2.2.1 区域化变量理论
        2.2.2 变异函数的计算
        2.2.3 克里金法原理
    2.3 基于克里金插值的渗流场分析步骤
    2.4 方法应用
        2.4.1 数据处理及统计
        2.4.2 变异函数的拟合
        2.4.3 交叉验证
        2.4.5 克里金插值结果分析
        2.4.6 均质渗流场与非均质渗流场的对比分析结果
    2.5 工程实例
        2.5.1 工程概况
        2.5.2 数据处理及统计分析
        2.5.3 空间分布规律
        2.5.4 克里金插值结果分析
    2.6 本章小结
3 基于相关向量机与布谷鸟算法的初始渗流场反演分析
    3.1 引言
    3.2 RVM和CS算法基本原理
        3.2.1 RVM原理
        3.2.2 CS算法原理
    3.3 基于RVM-CS的边界水位反演模型
        3.3.1 三维稳定渗流场计算原理
        3.3.2 边界水位反演的数学表达
        3.3.3 反演模型的构造
    3.4 工程实例
        3.4.1 工程概况
        3.4.2 替代模型的建立
        3.4.3 基于CS算法的边界水位反演
        3.4.4 初始渗流场模拟
    3.5 本章小结
4 地下洞室群施工期的非均质非稳定渗流场分析
    4.1 引言
    4.2 三维非稳定渗流计算原理
    4.3 密集排水孔幕模拟
    4.4 工程实例
        4.4.1 工程概况
        4.4.2 有限元计算模型
        4.4.3 均质与非均质渗流模型计算结果对比
        4.4.4 不同开挖顺序下的非均质渗流场分析结果
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]某抽水蓄能电站上水库局部防渗渗控分析[J]. 许增光,曹成,李康宏,柴军瑞.  应用力学学报. 2018(02)
[2]基于MODFLOW参数不确定性的地下水水流数值模拟方法[J]. 束龙仓,许杨,吴佩鹏.  吉林大学学报(地球科学版). 2017(06)
[3]裂隙岩体初始渗流场反演[J]. 黄康,肖明.  水电能源科学. 2017(10)
[4]向家坝坝基排水孔涌水量控制标准研究[J]. 冯树荣,蒋中明,钟辉亚,曾祥喜,李学政,丁鹏.  水利学报. 2017(01)
[5]深埋TBM隧洞渗流动态演化机制[J]. 周亚峰,苏凯,伍鹤皋.  中南大学学报(自然科学版). 2016(12)
[6]基于三维非稳定渗流分析的隧洞开挖地下水环境影响评价[J]. 周人杰,沈振中,徐力群,鲁剑.  南水北调与水利科技. 2016(06)
[7]变异函数模型对渗透系数克里格插值的影响研究[J]. 张涛,吴剑锋,林锦,吴吉春.  水文地质工程地质. 2016(04)
[8]句容抽水蓄能电站渗控效果数值模拟与评价[J]. 蒋海云,徐剑飞,刘斯宏,周斌,廖洁.  三峡大学学报(自然科学版). 2016(04)
[9]基于粒子群支持向量机的高心墙堆石坝渗透系数反演[J]. 倪沙沙,迟世春.  岩土工程学报. 2017(04)
[10]金川水电站地下厂房裂隙围岩渗控效应数值模拟与评价[J]. 孙超伟,柴军瑞,许增光,覃源.  岩土工程学报. 2016(05)

博士论文
[1]地下水封洞库围岩非均质性及其参数刻画研究与应用[D]. 高旭.中国地质大学 2019
[2]脆弱生态区隧道群施工期地下水运移特征及环境效应研究[D]. 毛正君.长安大学 2013
[3]地下工程并行优化反演分析方法研究[D]. 倪绍虎.武汉大学 2010

硕士论文
[1]基于电阻率的克里格法研究含水层渗透系数空间分布规律[D]. 王雪.西安理工大学 2018
[2]变异函数模型的对比优选研究[D]. 张涛.南京大学 2017
[3]引汉济渭输水隧洞（岭北段）地下水环境影响研究[D]. 卢锟明.长安大学 2012
[4]裂隙岩体渗流与应力耦合数值分析及工程应用[D]. 李涛.华北水利水电学院 2005
[5]有自由面三维非稳定渗流数值模拟若干关键技术研究[D]. 裴利华.河海大学 2005



本文编号：3726928