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地基渗流控制不当是导致闸坝发生渗流事故和破坏的重要原因,因此对闸坝地基进行渗流计算与分析具有十分重要的意义。本文在总结前人研究成果的基础上,采用有限单元法,主要针对闸基非稳定渗流问题做了以下工作:
(1)阐述了闸基渗透变形的机理及四种渗透变形形式,归纳了国内外专家关于渗透破坏的判定方法及确定临界水力梯度的确定的公式,并介绍了渗流控制的基本原则和与渗流有关的物理量的表达式。
(2)根据本文介绍的理论方法,编制了判断闸基是否发生非稳定渗透破坏的有限元计算程序,此程序可以展示管涌的发生和发展过程,并通过两个算例验证了程序的正确性。
(3)介绍了数学优化求解数值反问题的遗传算法的运用步骤和关键操作方法,在分析了基本遗传算法及加速算法的基础上,结合非稳定渗流计算程序,运用改进加速遗传算法编制了渗流反演计算程序,并通过算例对程序进行了验证。
(4)针对江苏嶂山闸闸基渗流“异常现象”,将可能引起闸基这种渗流“异常现象”的主要因素概化为特征参数变量,经过对参数的反演分析、闸基渗流场敏感性计算及对计算结果的对比分析,搞清了长期来困扰嶂山闸安全运行和管理的闸基渗流“异常现象”的具体物理成因和对工程安全和耐久性的影响程度,最后建议了经济可靠的工程加固处理方法。
(5)在闸基下有浅埋深承压含水层的情况下,提出了一个计算闸底板渗透压力的方法。