宁保辉
- 作品数：6 被引量：23H指数：3
- 供职机构：中国水利水电科学研究院更多>>
- 发文基金：“十一五”国家科技支撑计划国际科技合作与交流专项项目国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：建筑科学水利工程更多>>
- 裂隙岩体渗流场的无单元法模拟及渗流特性研究被引量：2
- 2012年
- 裂隙岩体因含有发育程度不同的裂隙、节理和断层等不连续面,致其渗透性具有各向异性、不连续性等特点,因此传统的有限元法对分布密集的裂隙岩体渗流场求解有一定的难度。本文提出了采用无单元Glaerkin法求解有自由面裂隙渗流问题,并推导了无单元法求解渗流场的基本方程和积分格式,给出了应用罚函数法处理渗流边界条件和自由面处理方法。采用IDL语言编制了二维无单元法计算软件LIDAREFM。文中以北京怀柔桥梓镇某裂隙岩体边坡渗流场计算为例,研究了复杂裂隙共同作用下渗流场特性和自由面分布,讨论了不同开度、不同连通程度的裂隙对渗流场的影响。研究结果表明:无单元法可以较好地解决有密集裂隙的岩体渗流场的求解问题,实现了裂隙处结点任意加密以及积分网格的独立布置,避免了对有自由面和裂隙穿越的子域的重新处理,简化了渗流问题的求解过程。
- 刘昌军丁留谦宁保辉张顺福
- 关键词：裂隙岩体无单元法罚函数法自由面
- 基于激光点云数据的裂隙岩体渗流场的无单元法模拟被引量：11
- 2011年
- 利用三维激光扫描技术获取岩体表面高精度激光点云数据,进而得到岩体裂隙网络的几何信息和产状分布情况。研究基于激光点云坐标数据求解含复杂裂隙网络岩体二维渗流场的无单元法,采用罚函数法处理渗流边界条件,并推导无单元Galerkin法的基本方程和积分格式。该方法首先将激光点云数据经坐标投影和抽稀后作为无单元模拟的节点坐标数据;然后结合岩体裂隙网络的几何信息,采用无单元法计算渗流场,进而分析岩体的渗透特性。该方法具有以下优点:(1)可以精确获取高陡边坡的裂隙产状、位置坐标、长度和开度等几何信息;(2)直接将激光点云作为无单元法节点,减少生成裂隙网格和生成节点坐标的工作;(3)将裂隙网络采用裂隙渗透张量表示,可以对非连通裂隙、不同开度和不同充填程度的裂隙进行模拟。在此基础上,应用IDL编制基于海量激光点云数据的岩体裂隙产状分析和无单元法渗流场数值模拟软件LIDAREFM,并计算怀柔县桥梓镇一裸露岩石边坡的渗流场。计算结果表明,该方法是可行、有效的,计算得到的渗流场分布及特性能够反映岩体裂隙网络对渗流场的影响。该方法为研究裂隙岩体真实渗流场分布提供了一种新的研究思路。
- 刘昌军丁留谦宁保辉张顺福
- 关键词：岩石力学岩体裂隙激光点云无单元法渗流场
- 心墙土石坝渗流自由面的数值模拟
- 2011年
- 心墙与坝壳材料渗透系数相差比较大,使用有限元方法迭代计算心墙土石坝渗流自由面时,往往会在两种材料交界面处失真,难以正确模拟出心墙下游端的出渗点。为解决此问题,采用具有严格理论基础的S ignorin i型变分不等式,确定渗流渗出点和自由面的位置,可消除出渗点的奇异性,采用罚Heaviside函数克服网格依赖性和数值不稳定性。同时,根据毛细水上升高度来确定非饱和区负孔隙水压力,消除饱和-非饱和渗流分析中坝壳节点中的虚值,使得计算结果能准确地反映出坝体中的实际渗流场。
- 宁保辉丁留谦张启义
- 关键词：心墙土石坝自由面变分不等式有限元
- 深埋地下管道及地下洞室群三维渗流场的有限元精细模拟被引量：6
- 2012年
- 利用自主研发的三维渗流分析软件GWSS计算了敦化抽水蓄能水电站工程区的渗流场分布特征及地下厂房系统、引水管道排水系统的排水效果。计算结果表明:(1)在现有设计方案下,地下厂房和压力管道中水平段的排水系统和排水洞作用明显,防渗排水设计满足设计要求;(2)下水平段的压力管道承受外水压力较大,建议对引水系统的下水平段的排水洞增设排水孔。
- 班宏泰刘昌军丁留谦宁保辉
- 关键词：地下洞室群三维渗流场
- 心墙土石坝渗流场的无单元法模拟被引量：4
- 2012年
- 在心墙土石坝渗流场分析中,经常会遇到浸润线发生在渗透性差别较大的心墙和堆石体之间,这种因两种介质渗透系数差别较大而形成的渗流场采用传统的有限元方法难以较好的解决。为此将无单元法应用于心墙土石坝工程的渗流分析中,提出了心墙土石坝渗流场的无单元法的解决方案,并采用IDL语言编制了可视化的二维无单元法计算软件LIDAREFM。利用该软件计算分析了心墙和堆石体渗透系数不同比值的渗流场分布。研究结果表明,当堆石体渗透系数与心墙渗透系数比值小于103数量级时,可以直接进行计算;而超过103数量级以上,需在粘土心墙和堆石体之间依次设置接触面区域和过渡区域,且接触面区域的渗透系数必须采用空间渗透张量,否则将出现错误的结果或迭代不收敛问题。
- 刘昌军丁留谦宁保辉张顺福
- 关键词：水工结构无单元法心墙土石坝渗流场
- 堤基管涌侵蚀破坏过程的无单元法模拟被引量：2
- 2012年
- 针对堤基管涌侵蚀破坏过程的复杂渗流场模拟问题,采用无单元Galerkin法数值模拟研究管涌动态发展过程及机理,介绍了管涌区域破坏的判别方法、管涌尖端附近节点加密方法等,并结合砂槽模型试验和有限元模拟结果对无单元法的计算结果进行了验证与分析。结果表明,采用无单元法计算得到的管涌渗流场和有限元计算结果基本吻合,且管涌发展过程和模型试验结论较为一致;获得了管涌侵蚀破坏过程中管涌通道尖端水平渗透比降的变化规律,弥补了砂槽模型试验的不足。
- 刘昌军宁保辉丁留谦张顺福
- 关键词：堤基管涌渗流场有限元
