王子捷, 肖 明

(1.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；2.武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室，湖北 武汉 430072)

在水电站地下洞室群施工及运行过程中，排水措施往往会由于渗流结晶作用、水流冲蚀作用等各种原因堵塞失效[1-2]，造成地下水位逐渐抬升，易使主要洞室群发生渗透破坏，故采用数值模拟方法对比分析排水失效前后渗流场及渗流量的变化在工程计算分析中具有重要意义。目前，基于有限单元法的排水孔模拟方法有多种，其中较为成熟的方法有空气单元法[3]、子结构法[4]、隐式复合单元法[5]等，但这些方法多数是考虑稳定渗流的情况，对于排水孔的非稳定渗流效应研究较少。此外，目前多数研究仅针对于排水失效前后地下稳定渗流场的情况，而实际上，排水措施失效过程及失效后渗流场的变化都是随时间变化的非稳定过程，仅仅采用稳定渗流分析存在一定局限性。

本文基于排水孔模拟的隐式复合单元法[5]，考虑排水孔的给水度、单位贮存量等非稳定渗流参数的等效方法，提出非稳定渗流情况下排水孔的模拟方法，同时，结合非稳定渗流的抛物型变分不等式提法[6]，探究地下渗流场在排水措施失效后随时间的变化规律。最后，采用简单的模型算例，验证方法的合理性，并探究了排水失效后地下水随时间的变化规律。

1 排水孔失效后非稳定渗流场模拟方法

1.1 非稳定渗流的抛物型变分不等式提法

由陈益峰等提出的非稳定渗流的抛物型变分不等式提法[6]，将渗流溢出边界上的Signorini型边界条件及内部自由面边界条件转化为自然边界条件，从而极大程度地改善了数值计算的收敛性及稳定性。……