【摘 要】
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在多层地基区域地下水流动的数值模拟中,假设地下水在强透水层内为水平流动、在弱透水层内为垂向流动的传统准三维方法计算效率高,但多适用于强弱透水层隔层分布的多层情况,不利于推广.对准三维计算理论进行扩展以适用于一般的多层情况,推导了各层土层内以平均水头为控制变量、且考虑上下界面入渗的平面二维流动控制方程,利用界面处的流速连续条件耦合各层控制方程,并在各土层内对平均水头与上下界面水头进行二次插值获取水头分布的垂向变化.基于扩展的计算理论建立相应的准三维有限元模型,各土层内划分相同的水平面二维网格,并在各节点处建
【机 构】
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华南理工大学土木与交通学院,广东广州510640;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广东广州510640
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在多层地基区域地下水流动的数值模拟中,假设地下水在强透水层内为水平流动、在弱透水层内为垂向流动的传统准三维方法计算效率高,但多适用于强弱透水层隔层分布的多层情况,不利于推广.对准三维计算理论进行扩展以适用于一般的多层情况,推导了各层土层内以平均水头为控制变量、且考虑上下界面入渗的平面二维流动控制方程,利用界面处的流速连续条件耦合各层控制方程,并在各土层内对平均水头与上下界面水头进行二次插值获取水头分布的垂向变化.基于扩展的计算理论建立相应的准三维有限元模型,各土层内划分相同的水平面二维网格,并在各节点处建立流量平衡关系.经算例验证,扩展后的准三维方法打破了传统方法的局限,允许各土层的水平和垂向流动同时得到合理的模拟,具有更高的精度和通用性,并且保持了计算效率的优势.由于方便求解自由面问题和处理地下结构奇异问题,且可以获取较高精度的三维水头分布结果,该方法在分析多层地基区域地下水流动问题中可以成为一个高效和有竞争力的方案.
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