浅谈理正软件在土石坝渗流计算中的应用
浅谈理正软件在土石坝渗流计算中的应用
图的尺 寸单位 为 米 。 点击 【 渗 流 问 题 有 限 个 数 确 定后 再 行 更 改 ； 【 始 节 点编 号 】 一 栏
１ 渗 流计算
１ ． １指 定计 算路径
元 分 析】 对 话框 左 上 角的 “ 辅 助 功能 ” 按 输 入 各 坡 面 线 段 的 起 始 点 编 号 ； 【 末 节 点 钮 ， 选择【 读 人 ＤＸＦ 文 件 自动 形 成 坡 面止 点 编
打 开 理 正 岩 土 系列 ５ ． ２ 版软件 后， 我 们 节 点 、 土 层 数 据 】， 即 可 读 入 大 坝 横 断 面 号 ． 【 类型 】 一 栏 中有 三个 选项 ： “ 已 知 水
会 看 到 多个 计 算 模 块 ， 点 击【 渗 流 分 析 计 图 。 此时 会弹 出【 读 入 ＤＸＦ 文 件 自动 形 成 头 、 已知 流 量 ” 和“ 可能 的 浸 出 面 ” 。 上 游 水 算】 模块 ， 则弹 出【 指 定 计算 路 径 】 对话框。 坡面、 节点、 土 层数 据ｌ 对 话框 ， 显 示 出 具 面 与 坡 面 起 始 点 之 间 的坡 面 线 段 ， 其 类 型 指 定 计 算 路 径是 指将 计 算 成果 存 储 到 某 一 有 节 点 和 土 层 数 据 的 大 坝 横 断 面 图 ， 鼠 为 “ 已知 水 头 ” ， 其【 始 端取值 】 和【 末 端 取 指定的位置 ， 如 Ｄ： ＼ 渗流 计 算 。 进 入 计 算 模 标 左 键 点 击 该 图 ， 滚 动 滚 珠 可 放 大 或 缩 值 】 均为 上游水 位 ； 上 游 水 面 的 延 长 线 与 块后， 还 可以 通 过 按 钮 【 选工程 】 重 新 指 定 小 图 形 ， 按住 滚珠移 动 鼠标 可平移 图形 ，
渗流分析软件
8、提供自动剖分网格和手动设置迭代次数及误差精度。
9、显示、输出等势线、流线、浸润线各种彩色云图、计算结果曲线及 渗流量、渗流出口比降等。
三、常见问题的解答
1、渗流软件中利用有限元法进行稳定流计算，为什么会出 现不同截面计算的流量不同？流量截面一般设在哪？
-5
10
已知水头
不随时间变化
始端取值
6 6 6 ----2
末端取值
6 6 6 ----2
四、常见问题的解答
边界条件交互例题二：（水位下降）
已知条件： 上游高水位6米，上游低水位3米，下游没 水位，按地下水位计算，为-2米。
面边界条件输入
始点编号 1 7 0 -6 -2 -3 6 -5
末点编号 7 0 -6 -4 -3 6 -5 10
四、常见问题的解答
边界条件交互例题一：（稳定渗流）
已知条件： 上游水位6米，下游水位没有，按地下水位 计算，为-2米。
面边界条件输入
始点编号
末点编号
类型
随时间变化
1
7
已知水头
不随时间变化
7
0
已知水头
不随时间变化
0
-4
已知水头
不随时间变化
-2
-3
可能浸出面
--
-3
6
可能浸出面
--
6
-5
可能浸出面
--
类型 已知水头 已知水头 已知水头 已知水头 可能浸出面 可能浸出面 可能浸出面 已知水头
随时间变化 随时间变化 随时间变化 随时间变化 随时间变化
理正软件计算土石坝渗流稳定
用理正软件计算土石坝渗流稳定的方法1渗流计算1在CAD中绘制土石坝横断面图，图中坝坡下的长垫层为基岩，图例中有两种基岩，根据情况有几种画几种，长度为1.5-2倍坝长，注意不能使用镜像。
绘制时要注意并另存为DXF文件（最好存为最低版本即2000）2进行渗流计算打开理正岩土软件，选择渗流分析计算在选工程中选择软件生成结论的存储位置如上例，计算结论存在e盘考博文件中，确认后弹出下图直接点确认即可。
确认后点增，选择系统默认例题，点确认然后自动弹出下图中对话框然后点击左上角的“辅助功能”选择“读入DXF文件自动生成坡面、节点、土层数据”，弹出以下对话框选择已画好的CAD图打开打开后出现如下对话框，在图上双击后可放大图形，放大后可看到起始点编号（起始点在图中用红圈标出，及上游坝坡起始点）。
坡面线段数及坝坡分为几段，无马道土石坝坡面线段数为3，图例中有9条。
弹出以下对话框，在坡面形状中填写正确的上下游水位节点坐标一栏为理正自动生成坐标，不用修改土层定义一栏如下图，图中不同土性区域数为软件自动生成软件同时为不同区域编号，双击图中土石坝图形放大图形可以看到编号（如下附图2）Kx，Ky为土层的x，y向的渗透系数，同一土层两数相等且等于土层渗透系数，对应区号输入渗透系数（渗透系数由地质资料中查找）α值若无资料则都为0计算即可。
附图2面边界条件中，同样双击放大土石坝剖面图可以看到节点编号，顺时针输入计算所需要的坡面信息（即始末节点编号），面边界个数及浸润线可能经过的面，即上游所有水面线以下的坡面加上坝基上表面，下游所有坡面加坝基上表面，如图，蓝色为已知水面线，红色为可能的浸出面.点边界描述项数为2，节点即上下游水面线与坝体的交点，若下游无水则为下游坝脚，取值为0。
计算参数栏为系统默认，不用修改输出结果栏目中，需注意流量计算截面的点数一栏和理正边坡文件接口一栏。
流量计算截面的点数即下游截面所有点和基岩上表面所有点，如本例有5个，且须在右边一栏输入5个节点的坐标，坐标从第二栏节点坐标中查找。
理正岩土渗流就边坡稳定
断面图中，初期坝一般是由堆石组成，尾矿堆积坝 是由尾矿颗粒组成，地基为具有一定承载力的岩石 或者其他地基。 由于湿法尾矿排放时，尾矿本身含有大量的水（质 量浓度一般为25∽30%），还有尾矿库库区汇水面 积内的雨水进入尾矿库，所以在某个标高下整个尾 矿坝坝体内的水一定时间内会形成渗流，这样就存 在一个自由的液面，即浸润线。 渗流分析计算模块就可以用来计算浸润线。 根据上面的断面图，在最高洪水位（70m干滩）情 况下计算出来的浸润线如下图：
红色线为该尾矿坝计算浸润线
边坡稳定计算模块
采用前述计算浸润线的尾矿坝断面，来进行边坡稳 定计算，计算结果为一安全系数值，与规范规定值 进行比较。该库初期坝高30m，堆积坝高60m，总 坝高90m，为三等库。规范规定安全系数最小值为： 简化毕肖普法为1.20,；瑞典圆弧法为1.10。
采用理正岩土软件的方便之处就是 用边坡稳定计算模块可以直接读取 其渗流分析计算模块的结果，从而 不用再次建立二维断面模型。 模块本身提供了两种计算方法（由 于土体稳定计算理论假设的不同而 形成的，各有适应的范围）：简化 毕肖普法和瑞典圆弧法616
瑞典圆弧法,安全系数为1.169
由于土体理论本身的问题，毕肖普法比瑞典圆弧 法计算出来的边坡稳定安全系数要大一些，这也 是规范规定的1.20要＞1.10的原因。 同样的模型计算，结果也是毕肖普法＞瑞典圆弧 法。（1.616＞1.169）
理正岩土系列软件中的渗流分析计算模块和边坡 稳定计算模块的介绍及其在尾矿专业当中的应用 汇报完毕。 请各位指正！
各位领导、同事，大家上午好！
理正岩土计算 软件
1、渗流分析计算 2、边坡稳定计算
理正岩土系列软件是北京理正软件股份有 限公司开发的，用于岩土工程方面的一些 简单、实用型的计算。我们尾矿专业现在 主要使用其的两个模块。即渗流分析计算 模块和边坡稳定计算模块。
理正软件计算土石坝渗流稳定
用理正软件计算土石坝渗流稳定的方法1渗流计算1在CAD中绘制土石坝横断面图，图中坝坡下的长垫层为基岩，图例中有两种基岩，根据情况有几种画几种，长度为1.5-2倍坝长，注意不能使用镜像。
绘制时要注意并另存为DXF文件（最好存为最低版本即2000）2进行渗流计算打开理正岩土软件，选择渗流分析计算在选工程中选择软件生成结论的存储位置如上例，计算结论存在e盘考博文件中，确认后弹出下图直接点确认即可。
确认后点增，选择系统默认例题，点确认然后自动弹出下图中对话框然后点击左上角的“辅助功能”选择“读入DXF文件自动生成坡面、节点、土层数据”，弹出以下对话框选择已画好的CAD图打开打开后出现如下对话框，在图上双击后可放大图形，放大后可看到起始点编号（起始点在图中用红圈标出，及上游坝坡起始点）。
坡面线段数及坝坡分为几段，无马道土石坝坡面线段数为3，图例中有9条。
弹出以下对话框，在坡面形状中填写正确的上下游水位节点坐标一栏为理正自动生成坐标，不用修改土层定义一栏如下图，图中不同土性区域数为软件自动生成软件同时为不同区域编号，双击图中土石坝图形放大图形可以看到编号（如下附图2）Kx，Ky为土层的x，y向的渗透系数，同一土层两数相等且等于土层渗透系数，对应区号输入渗透系数（渗透系数由地质资料中查找）α值若无资料则都为0计算即可。
附图2面边界条件中，同样双击放大土石坝剖面图可以看到节点编号，顺时针输入计算所需要的坡面信息（即始末节点编号），面边界个数及浸润线可能经过的面，即上游所有水面线以下的坡面加上坝基上表面，下游所有坡面加坝基上表面，如图，蓝色为已知水面线，红色为可能的浸出面.点边界描述项数为2，节点即上下游水面线与坝体的交点，若下游无水则为下游坝脚，取值为0。
计算参数栏为系统默认，不用修改输出结果栏目中，需注意流量计算截面的点数一栏和理正边坡文件接口一栏。
流量计算截面的点数即下游截面所有点和基岩上表面所有点，如本例有5个，且须在右边一栏输入5个节点的坐标，坐标从第二栏节点坐标中查找。
某水库大坝渗流计算及稳定分析
某水库大坝渗流计算及稳定分析摘要：在病险水库除险加固工程中，经常需要对加固前的建筑物进行安全复核。
本文根据某水库的地勘资料，对其进行了渗流计算和坝坡稳定抗滑稳定计算，计算结果为水库大坝的加固提供合理的构筑建议和措施。
关键词：土石坝；渗流计算；稳定分析1.工程概况某水库位于罗山县西南约55km处的灵山镇境内，属丘陵地区水库，位于淮河水系小黄河支沟上，控制流域面积3.3km2，总库容102.02万m3。
水库是一座以防洪、灌溉为主，结合水产养殖等综合利用的小（1）型水库。
大坝为粘土心墙坝，现状坝长90m，最大坝高17.4m，坝顶宽约3m。
该水库按50年一遇设计，500年一遇防洪标准校核。
2.工程地质某水库位于秦岭－昆仑纬向复杂构造带之南亚带与新华夏系第二沉降带的交接复合部位。
受淮阳山字型构造与经向构造复合干扰，地质构造十分复杂。
据地质测绘及勘探揭露范围内，坝址区地层岩性主要为坝体人工填土（Qs）及燕山晚期侵入的花岗岩，仅在下游河槽分布有泥卵石。
坝址区地层根据时代、成因、岩性及其物理力学性特征，现由老到新分述如下：燕山晚期（r3 5）岩性为花岗岩，分布在水库两岸，肉红色、灰白色～淡红色，细粒~中粗粒结构，肉眼可见斑状矿物，矿物按含量依次为正长石、斜长石、石英、黑云母等。
裂隙较发育，多为60度左右的高倾角，裂隙宽0.3mm，裂面平整，沿裂隙面充填有铁锰质薄膜。
表层2m左右多为全风化，岩芯多呈碎屑状、块状，地质取芯率（RQD）低于10%；多为中等风化，岩芯呈块状和柱状，岩心采取率60%~90%，RQD值25%~80%。
第四系全新统（alplQ4）岩性为泥卵石，分布在下游河槽内，卵石成分主要为安山岩、花岗岩，灰绿色，灰黄色，多呈次圆状，粒径一般3~5cm，最大10cm左右，含量50%左右，泥质充填，结构较松散。
坝体填土（QS）坝体为粘土心墙砂壳坝，坝轴线处2.4m以上主要为全风化的花岗岩碎屑，2.4~12.3m主要为低液限粘土，含有全风化花岗岩碎屑，局部含量较高，但颗粒较细，12.3m以下为低液限粘土，灰褐色，棕黄色，见有铁锈，粘粒含量较高。
理正岩土6.5-渗流分析软件帮
理正渗流和稳定分析步骤
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理 正 边坡文件接 口 蓄水 位 校核洪水位等
渗 透问 有 名无分
栏 定不要忘记填入 合理 命名 如正 常 否 则无 法进 行稳 定计算
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6 细砂 8 00000 8 00000
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0 000 0 000
T 9 25 24 23 22 2 1 26 2T 2 26 21 20 32 33 2T
土石坝工程中渗流问题多软件融合计算方法及应用
06
结论与展望
研究成果总结
开发了一种新型的土石坝渗流问题多 软件融合计算方法，该方法提高了计 算效率和精度。
通过实例验证，该方法在不同类型土石坝 工程中均能取得较好的应用效果。
研究成果为土石坝渗流问题的解决 提供了新的思路和方法。
研究不足与展望
研究主要集中在数值模拟方面，尚未对实验研究进行系 统深入的探讨。
理论解法
根据渗流基本方程，通过数学方 法求解控制方程，得到水头分布 等结果。
数值解法
将控制方程离散化，转化为线性 方程组，通过迭代求解近似解。
实验解法
通过渗流实验，测量水头分布等 结果，结合理论分析得出渗流规 律。
03
多软件融合计算方法
计算方法概述
背景
介绍土石坝工程渗流问题的重要性及其对工程安 全的影响。
02
土石坝工程渗流基本理论
渗流基本概念
渗流
水在土体或岩石裂隙中的流动现象。
渗流模型
简化土体或岩石的复杂结构，建立数学模型以研究水在其中的流动规律。
渗流基本方程
达西定律
描述水在均匀介质中稳定流动时的速度-压力关系。
伯努利方程
描述水在有势能的水流中，单位重量水体的位置势能和动能之和保持不变。
渗流计算方法
结果对比
将计算结果与实际观测数据进行对比，分析误差和不确定性因素， 为结果讨论与评估提供依据。
结果讨论与评估
结果讨论
对计算结果进行深入讨论，分析其合理性和可靠性，探讨可能的影响因素和改进方向。
评估方法
介绍评估方法，如数值模拟精度评估、可靠性分析、风险评估等，并选用适当的方法对计 算结果进行评估。
结论与建议
阐述该工程中渗流问题所带来的挑战和难点，如地质条件复杂、渗流控制难度大等。
大河沿引水工程坝体渗流稳定分析计算
工程实践水利技术监督2019年第1期D O I： 10.3969/j.issn.1008-1305.2019.01.064大河沿引水工程坝体渗流稳定分析计算周亮(吐鲁番市水利水电勘测设计研究院，新疆吐鲁番838000)摘要：土石坝坝体渗流稳定分析计算是土石坝设计中的关键环节，也是土石坝研究中的难点。
通过对新疆吐鲁番市大河沿引水工程为例，利用3种渗流分析软件，即理正渗流分析软件、G E O-S E E P/W渗流软件、河海大学C N P M3D三维渗流软件，对坝体渗流稳定分析数值成果进行对比，选定最优方案为坝体结构确定提供了理论依据。
关键词：大河沿引水工程；沥青心墙；有限元渗流分析；渗流分析模块；三维渗流中图分类号：T V223.4 文献标识码：B文章编号：1008-1305(2019)01-0223-03大河沿引水工程位于新疆维吾尔自治区吐鲁番 市高昌区大河沿镇北部山区，大河沿河上游。
拟建 坝址距乌鲁木齐120k m，距吐鲁番市60k m，距大 河沿镇17k m。
工程主要由挡水大坝、溢洪道、灌溉洞及泄洪放空冲砂兼导流洞组成，是一座具有城 镇供水、农业灌溉和重点工业供水任务的综合性水 利枢纽工程。
大河沿引水工程水库总库容3024万m3，为！等中型工程，挡水建筑物采用沥青混凝土心墙坝，最大坝高75. 00m，大坝级别为2级，永久建筑物 溢洪道、灌溉洞和泄洪放空冲砂兼导流洞级别3级，边坡级别为4级、公路等建筑物级别为4级。
挡水建筑物土石坝设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为1000年一遇；消能防冲设计洪水标 准为30年一遇。
各永久建筑物合理使用年限为 50年。
1工程地质条件大河沿引水工程位于大河沿河中游河段的中低 山峡谷区，山顶海拔高程在2200 ~ 3000m之间，峰峦迭嶂，多为圆顶山、猪背山，山势较陡峻，冲沟 发育，山体总体走向近南北向。
库区河段为基本对称的“U”型河谷，河床宽度 一般300 ~ 400m，最宽处约500m，河流坡降陡，平均坡降29.3%c，由北东流向南西，平均年迳流 量约0.94 x108m3/[干流自三岔口由支流汇人后，四季水流不断；三岔口以上支流与干流平时均为伏 流，河床表面只有洪流通过，平时无明流。
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浅谈理正软件在土石坝渗流计算中的应用
摘要:近年来,随着计算机技术的飞速发展,人们开始利用电脑软件完成各种复杂繁琐的计算任务。
本文结合工作实践,介绍了北京理正软件在土石坝渗流计算中的应用。
关键词:理正软件土石坝渗流计算应用
土石坝的渗流分析计算是一项复杂繁琐的工作,一直以来,这项工作都是通过人工手算完成,需要花费大量的人力和时间,而且计算精度不高。
随着计算机技术的不断发展,北京理正软件设计研究院有限公司设计开发了理正岩土系列 5.2版渗流分析软件,笔者在实际工作中使用了这款软件,取得了较好的效果。
下面具体介绍一下计算方法和步骤。
1 渗流计算
1.1 指定计算路径
打开理正岩土系列5.2版软件后,我们会看到多个计算模块,点击【渗流分析计算】模块,则弹出【指定计算路径】对话框。
指定计算路径是指将计算成果存储到某一指定的位置,如D:\渗流计算。
进入计算模块后,还可以通过按钮【选工程】重新指定计算路径。
同时,我们还可以设定工程名称、工程编号及设计时间,以便日后查找。
1.2 选择计算方法
指定计算路径后,需要选择计算方法,有公式法和有限元法。
公式法是依据《堤防工程设计规范》提供的计算公式,适用于大坝上、下游坝坡为单一边坡、坝基水平等较为简单的类型。
有限元法是依据非饱和土理论、根据基本渗流理论——达西定律等,采用有限元法分析稳定流及非稳定流中多种边界条件、多种材料的堤坝或土体的渗流分析。
但有限元法分析渗流问题是以线性达西定律为基础,因此不适应非线性达西定律的流场分析及不满足达西定律的流场分析。
下面详细说明有限元法的计算步骤和方法。
1.3 增加计算项目
选择有限元法后,弹出【理正渗流分析软件-渗流问题有限元分析】对话框,点击【工程操作】菜单中的【增加项目】或“增”按钮来新增一个计算项目,然后选择【系统默认例题】,点击“确认”按钮后,弹出【渗流问题有限元分析】对话框,这是一个集中的参数交互界面,可在此界面内输入所有的计算参数。
1.4 输入计算参数
操作人员可根据【渗流问题有限元分析】对话框中即时弹跳说明信息逐项输入计算参数。
但为了提高工作效率,对于能够熟练使用AutoCAD的人员,可先绘制出大坝横断面图,保存为DXF文件。
绘图时必须注意,应使用“line”命令绘制,图的尺寸单位为米。
点击【渗流问题有限元分析】对话框左上角的“辅助功能”按钮,选择【读入DXF文
件自动形成坡面、节点、土层数据】,即可读入大坝横断面图。
此时会弹出【读入DXF文件自动形成坡面、节点、土层数据】对话框,显示出具有节点和土层数据的大坝横断面图,鼠标左键点击该图,滚动滚珠可放大或缩小图形,按住滚珠移动鼠标可平移图形,或者单击鼠标右键,通过弹出的菜单完成对该图的各项操作。
在【指定坡面线起始点号】一栏输入大坝迎水坡与地面的交点编号;在【坡面线段数】一栏输入包括大坝迎水坡、背水坡和坝顶的坡面线段数之和。
点击“坡面形状”按钮,【分析类型】一栏中有“稳定渗流”和“不稳定渗流”两种类型。
“稳定渗流”是指大坝在正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位工况时坝体形成稳定渗流的情况。
“不稳定渗流”是指大坝在库水位上升或下降工况时坝体形成稳定渗流的情况。
【坡面线段数】一栏采用默认值;【上游水位】一栏输入上游水面与坡面起始点之间的高差;【下游水位】一栏输入下游水面与坡面起始点之间的高差,其值可为正也可为负。
如为不稳定渗流,还需输入【上游第二水位】和【下游第二水位】。
【水平投影长】和【竖向投影长】栏采用默认值;在【说明】一栏输入该计算项目的名称。
点击“节点坐标”按钮,【除坡面上点外的节点数】一栏采用默认值。
点击“土层定义”按钮,【不同土性区域数】、【α】和【本区域边界节点编号】栏采用默认值;【土名】一栏输入相应区号土的名称,也可采用默认土名;【Kx】、【Ky】栏输入各土层的渗透系数,地质勘察报告中土层渗透系数单位一般为cm/s,输入时应将其单位换算成m/d。
如为不稳定渗流,还需输入土层的【孔隙率】、【饱和度最小值】和【单位存储量】。
点击“面边界条件”按钮,【指定边界面
的个数】一栏可先输入坡面线段数,待边界面个数确定后再行更改;【始节点编号】一栏输入各坡面线段的起始点编号;【末节点编号】一栏输入各坡面线段的终止点编号;【类型】一栏中有三个选项:“已知水头、已知流量”和“可能的浸出面”。
上游水面与坡面起始点之间的坡面线段,其类型为“已知水头”,其【始端取值】和【末端取值】均为上游水位;上游水面的延长线与背水坡的交点与下游水面之间的坡面,其类型为“可能的浸出面”;下游水面与背水坡的交点与背水坡与地面的交点之间的坡面,其类型为“已知水头”,其【始端取值】和【末端取值】均为下游水位。
如为不稳定渗流,则需指出水位随时间变化的情况,在【随时间变化】一栏选择是否随时间变化。
对于上游水面与坡面起始点之间的坡面线段,应选择“随时间变化”,此时右侧会出现“第一项水头随时间变化曲线”按钮,点击该按钮后弹出【面边界参数随时间变化曲线】对话框,输入时间分段数,如某水库正常蓄水位120 h降落至死水位,则时间分段数应为7,然后依次在【时间】一栏输入0～5,在【水位升降量】一栏依次输入相应时间的水位升降量,水位升高为正值,降低为负值。
其余的第二项、第三项等水头随时间变化曲线的输入方法与此相同。
对于下游水面与背水坡的交点与背水坡与地面的交点之间的坡面,其【随时间变化】一栏的输入方法如前所述。
点击“点边界条件”按钮,【边界点描述项数】一栏可设为0。
点击“计算参数”按钮,。