大型地下涵洞三维渗流场有限元分析
2021-01-12陈海宽程正飞
江苏水利 2020年12期
关键词:有限元
陈海宽, 张 凯, 孟 颖, 程正飞*
(1.淮安市水利工程建设管理服务中心, 江苏 淮安 223000; 2.南京水利科学研究院, 江苏 南京 210029)
六塘河地下涵洞于1959年建成,上洞首位于淮安市淮阴区西宋集镇,下洞首位于徐溜镇境内。工程按高低水分开排涝设计,排高水位的涵洞为3孔(高3孔),设计流量为67 m3/s,担负淮泗河涝水的排泄任务;排低水位的涵洞为9孔(低9孔),设计流量为156 m3/s,担负渠西河涝水排泄任务。地涵洞身总宽59.26 m,全长500.6 m,共12孔,单孔净宽3.4 m,3孔1联;涵洞每孔共34节。
渗流是影响六塘河地涵安全运行的重要因素[1-2]。六塘河地涵规模庞大,并且穿过淮沭河河床,分别有淮泗河和跃进河流经六塘河地涵,洞身相当于受到3条河流形成的多向渗流场作用,运行工况十分复杂;此外,根据检测结果显示,洞身分缝处止水存在隐患。由于地质条件和工程结构的复杂性以及渗流的隐蔽性,使得六塘河地涵渗流场分布极其复杂,难以采用监测手段全面掌握其真实渗流性态[3-4]。
为真实反映六塘河地涵洞身及其周围土体渗流性态,本文建立了较为精细的六塘河地下涵洞三维整体计算模型,采用有限元渗流模型分别对其接缝止水完好和出现不同程度透水情况下的渗流场进行数值模拟,并重点分析接缝止水防渗性能改变对渗流场的影响,以期为工程的渗流安全评价与控制提供科学依据。
1 有限元渗流模型
渗流为低雷诺数层流运动时,符合达西线性渗透定律[5],即水的流速在数值上与其水力坡度成正比,其数学表达式为……p>
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