摘要：矩形、直墙曲拱形等非圆形断面隧道在工程建设中越来越常见,自然界土体受地质运动和自身重力作用多为渗透各向异性介质。现有关于水下隧道渗流场的解析研究理论常将隧道截面形状假设为圆形,以使水下隧道渗流场的计算得到简化,少数关于非圆形断面隧道的解析研究也未能考虑隧道周围介质渗透各向异性对隧道渗流场的影响。基于此,以2个相互垂直的渗透系数表示隧道洞周土的渗透各向异性,基于地下水渗流理论、坐标变换、保角映射、最优化技术,将水下非圆形隧道渗流域分区域映射为同心圆环,在此基础上分别求解稳定渗流连续方程,再按照渗流连续性原则进行联立求解,推导出在渗透各向异性半无限多孔介质中水下非圆形隧道渗流量及水头的解析式。以某椭圆形水下隧道为依托,通过数值模拟验证了该解析解的正确性,且与等效周长法和等效面积法对比发现本文方法更符合数值模拟结果。研究发现:不考虑洞周土渗透各向异性将会低估隧道渗流量和衬砌外水头,给隧道支护结构设计带来安全隐患,在隧道工程建设中适当考虑洞周土渗透各向异性的影响符合实际情况。本文提供的方法适用于考虑渗透各向异性下的任意形状水下隧道渗流场的解析研究,为非圆形断面隧道渗流量、支护结构外水压力的快速、准确预测提供支撑。

摘要：通过将基坑周围渗流场分为2个规则的区域,利用Fourier变换推导渗透各向异性土层中基坑二维稳定渗流的半解析解.根据与有限元软件PLAXIS计算结果的比较,验证了半解析解的正确性.基于半解析解,分析渗透各向异性、基坑宽度、挡墙距不透水层顶面距离、基坑内侧水位对挡墙两侧总水头分布的影响以及出逸比降随上述参数的变化情况.分析结果表明:二维渗流下挡墙两侧总水头为曲线分布;随着水平与竖向渗透系数比α、内侧水深d2的增大和基坑半宽度b的减小,挡墙两侧的总水头逐渐增大.随着挡墙距不透水层顶面距离L的增大,挡墙外侧的总水头逐渐减小,挡墙内侧的总水头逐渐增大.随着α、L的增大,b、d2的减小,出逸比降不断增大,基于一维渗流的出逸比降的计算结果偏不安全.

摘要：从渗透各向异性三维Biot固结问题的基本控制方程出发,引入中间变量和Laplace-Fourier积分变换,构造出两组变换域内的状态方程,利用Cayley-Hamilton定理得到渗透各向异性单层地基三维Biot固结问题的传递矩阵;根据边界条件和层间连续条件,并结合传递矩阵的性质和Laplace-Fourier逆变换技术,从而求解出渗透各向异性层状地基三维Biot固结问题。此外,编制相应的程序,并将计算结果进行分析和比较,结果表明土体的渗透各向异性性质对固结过程有较显著的影响。

摘要：从渗透各向异性轴对称Biot固结的控制方程出发,构造出Laplace-Hankel变换域内的状态方程,利用Cayley-Hamilton定理推导出单层饱和地基的传递矩阵。结合多层饱和地基的连续条件、边界条件、以及抽水作用面的连续条件,运用传递矩阵法求得了渗透各向异性饱和层状地基内抽水问题在积分变换域内的解。通过Laplace和Hankel数值逆变换,获得了相应问题在物理域内的真实解。分析讨论了土体的渗透各向异性参数及及抽水时间等因素对饱和地基地表沉降的影响。

摘要：采用解析法研究成层渗透各向异性地基 ,该法从渗透各向异性 Biot固结轴对称问题的基本方程 (静力平衡方程 ,物理方程及渗透连续方程 )出发 ,利用 L aplace～Hankel变换及有关矩阵理论等 ,得到 Biot固结基本量不同深度之间的传递矩阵。利用传递矩阵 ,边界条件以及 Laplace～Hankel逆变换技术可求解多层渗透各向异性地基体系。采用更为有效的 ***的方法实现 L aplace逆变换。编制了计算程序 ,可更方便地计算成层渗透各向异性地基 ,且精度高 ,速度快 ,假定少。

摘要：由于目前在坝基设计中通常需要设置两个或两个以上防渗墙,对带有两端防渗墙的坝基各向异性稳态渗流进行了解析研究,将土体分为4个规则的区域,采用坐标变换将各向异性土层转换成等效各向同性土层,利用分离变量法将4个区域内的水头分布表示为级数解的形式,结合区域间的连续条件得出带有两端防渗墙的坝基各向异性渗流场显式解析解。将解析解退化到各向同性情况下的渗流量、坝底扬压力与保角变换解析解和数值计算结果进行对比,各向异性情况下的水头值与有限元软件计算结果进行对比,结果均吻合较好,验证了解析解的正确性,且相比于保角变换解析解具有更高精度。最后对坝基渗流场进行了参数分析,发现土体各向异性对坝基渗流有着不可忽略的影响,其他条件相同的情况下,竖直渗透系数与水平渗透系数比值较大土体的渗流量和出口梯度会小于竖直渗透系数与水平渗透系数比值较小的土体,竖直渗透系数与水平渗透系数比值较大的土体的最大扬压力会大于竖直渗透系数与水平渗透系数比值较小的土体。

摘要：坝基软弱砂岩、强透水性及其渗流稳定问题、当地筑坝材料的填筑特性是英布鲁水电站工程的三大关键地质问题。通过对砂岩物质组成、结构及其物理力学性质的研究,对其工程地质特性及岩体利用等问题有了系统深入的认识。正确认识软弱砂岩的水文地质特性,是解决坝基强透水性及其渗透破坏问题的关键。结合工程优化设计,对当地筑坝材料的质量特性进行了试验研究。