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降水井的虚拟旁路算法研究及其在基坑降水计算中的应用

作　者: 孙昌利
导　师: 曹洪
学　校: 华南理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 有限元长列井单井虚拟旁路渗流
分类号: TU463
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

井点降水在基坑降水工程中有着广泛的应用,而在降水工程中往往根据地质条件以及造价、施工等因素将井点降水分为承压井、潜水井、完整井和非完整井等问题。另外,在实际的工程应用中,降水过程中会产生井损。关于井点的有限元计算方法,通常是将井点周围的网格进行加密,这样往往导致单元数量庞大,计算效率偏低,对于大面积模型和数量较多的井点无法计算。本文采用虚拟旁路法,在几乎不增加单元数量的情况下而不损失其精度。该方法无须迭代,直接求解,计算效率很高。本文在井点的算法中对这些问题分别进行了解决,并且在通用有限元程序中提出一种简单易行的实现方法。虚拟旁路法是在井点处(计算模型之外)增加一个过水的旁路,旁路可以用面单元或者体单元来模拟,新增的旁路节点水位为原井水位,井点水位为计算水位,通过调节旁路单元的相关参数来模拟井点附近绕流引起的附加渗径以达到修正的目的。在基坑降水中,排列规则的等间距井点可采用长列井计算;当井点排列为不规则的群井时,须采用三维模型计算。在长列井中,对井列线滤管节点和井底节点分别进行了修正;在三维井点中,对滤管的节点进行了修正,并考虑了井损的影响。修正后,可以达到很高的计算精度。将虚拟旁路法应用到基坑降水中并进行了相关算例的计算。其中包括剖面模型中完整井和非完整井计算;三维模型中对基坑底板是否挖穿覆盖层、绕渗现象以及不同布井方式。同时对潜水含水层的降水进行了计算。通过大量算例表明,虚拟旁路法可以解决基坑降水中的各种问题,并且可以达到很高的精度。通过某泵站基坑降水的工程实例分析,采用虚拟旁路法进行降水计算,与实测结果以及研究报告较为吻合,计算结果合理,符合工程规律。

降水井的虚拟旁路算法研究及其在基坑降水计算中的应用

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