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汤阴段渠道是南水北调中线一期工程总干渠黄河北~羑河北渠段的组成部分,位于黄羑渠段的最北部,该段区域膨胀岩分布较为广泛。由于膨胀岩自身的特殊性质,易造成该段渠坡失稳破坏,给整个工程的安全运营埋下隐患,必须对其进行处理。本文正是以此为背景开展了相关研究。
文中介绍了有限元及渗流分析的基本理论,将渗流场与温度场的相似性进行比较借助ANSYS的热分析功能来分析渗流问题。分别建立了坡比为1∶2,1∶2.5,1∶3时渠道边坡有限元模型,利用ANSYS的参数化设计语言编写二维稳定渗流分析程序,计算分析了不同地下水位时的渠坡稳定渗流,并提出了膨胀岩渠坡在施工期、运行期的排水处理措施。
根据有限元强度折减法,编写了渠坡稳定分析的相关命令流,基于渠坡渗流分析的几何模型,计算了不同坡比的渠坡稳定安全系数。简要介绍了膨胀岩渠坡防治的工程设计原则及工程处理措施。
本文利用ANSYS软件对膨胀岩渠坡渗流、稳定问题的分析作了一次有益的尝试,给其他相关问题的分析提供了借鉴实例。