陈玉茹

(新疆维吾尔自治区塔里木河流域喀什管理局, 新疆 莎车 844700)

0 引 言

土石坝广泛应用于我国水利建设中，统计数据显示，截止到2010年，我国共有各类水库83 809座，其中石坝水库超过了83 000座.研究表明，30%的垮坝事故是由于土石坝渗流和坝坡失稳引起的[1].渗流是指水在岩土孔隙或裂缝中的流动现象，其流动性质与岩土性质和流体性质有关，目前认为土石坝的渗流规律满足达西定律[2].由于渗流骨架介质的孔隙大小形状不同，分布情况也十分复杂，因此很难求出水流质点的实际流速.渗流理论中一般利用平均参数和综合参数替代渗流性质.在恒定水头作用下，土石料渗透量随着时间的增加而减小；在变化水头作用下，土石料的渗透规律将不满足达西定律.

综合国内外土石坝数值模拟研究现状，基于二维拉格朗日有限差分法，建立了二维土石坝有限元分析模型.拉格朗日分析法求解中一般采用3种方法：离散模型法、有限差分法、动态松弛方法[3].采用ANSYS有限元软件，通过理论研究和数值模拟相结合的方法，对土石坝进行渗漏分析、渗透分析、坝坡稳定性分析，并给出了土石坝加固方案.

1 土石坝流固耦合模型的建立

达西定律是法国学者达西在1856年提出的，达西定律只适用于线性阻力关系的测流，对于惯性力和粘性力支配的渗流，并不能很好的进行求解，其认为渗流量[4]：

(1)

其中：k—土粒渗透常数；A—断面面积；

h—测压管的水头；L—渗流长度.

土粒渗透常数……