考虑渗水影响的胶凝砂砾石坝温度场计算方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑渗水影响的胶凝砂砾石坝温度场计算方法，以冷源形式将渗水影响引入热传导方程，建立渗透水对坝体温度影响的降温公式，提出适用于胶凝砂砾石坝的温度场计算方法。本发明专利技术针对胶凝砂砾石坝筑坝材料具有较高的透水性的特点，将渗透水的降温作用引入到胶凝砂砾石坝体温度场计算中，区别于现有的常规混凝土坝温度场计算方法。采用本发明专利技术提出的计算方法，可以获得能够反映胶凝砂砾石坝真实温度场规律的分析成果，具有较好的理论意义和很好的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
考虑渗水影响的胶凝砂砾石坝温度场计算方法
本专利技术涉及建筑结构分析计算，尤其是一种考虑渗水影响的胶凝砂砾石坝温度场计算方法。
技术介绍
胶凝砂砾石坝骨料采用天然级配河床砂砾石，胶凝材料用量少，施工工艺粗放，导致坝体材料渗透性较大，抗渗性能不良。即便在上游坝面设有防渗层，胶凝砂砾石坝也很容易出现坝体浸润线时常保持高位的情况，这就使得坝体内部较大范围不可避免地受到渗水影响。渗透水会产生显著的降温效果，这一影响因素在胶凝砂砾石坝温度场分析中是不容忽视的。由于胶凝砂砾石坝发展历史较短，其坝体温度场计算理论尚处在初级阶段，对这种坝体温度场进行计算分析时，如果不考虑这种新坝型的坝体渗流场特征，照搬混凝土坝的温度场计算方法，必然会带来很大的误差，计算成果不能真实反映出胶凝砂砾石坝的实际温度分布和变化规律。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据胶凝砂砾石坝的渗透性特征，提供一种考虑渗水影响的胶凝砂砾石坝温度场计算方法，以获得反映胶凝砂砾石坝真实温度场规律的分析成果。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案：一种考虑渗水影响的胶凝砂砾石坝温度场计算方法，包括以下步骤：步骤一：分析确定坝体内部渗水影响范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑渗水影响的胶凝砂砾石坝温度场计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：分析确定坝体内部渗水影响范围1)如果有坝体渗压计监测资料，采用实测的坝内渗压数据推求坝体浸润线；2)如果没有坝体渗压计监测资料，采用渗流分析方法计算坝体渗流场，得到坝体随时间动态变化的浸润线；3)浸润线以下为受渗水影响部位，浸润线以上为不受渗水影响部位；步骤二：计算坝体渗流量1)如果有坝体渗流量监测资料，采用实测流量值；2)如果没有坝体渗流量监测资料，采用渗流分析方法计算得到坝体随时间动态变化的渗流量；步骤三：建立三维温度场有限元计算模型按坝体实际体型、初始条件、边界条件进行三维温度场有限元建模，采用8节点6面体等...

【技术特征摘要】
1.一种考虑渗水影响的胶凝砂砾石坝温度场计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：分析确定坝体内部渗水影响范围1)如果有坝体渗压计监测资料，采用实测的坝内渗压数据推求坝体浸润线；2)如果没有坝体渗压计监测资料，采用渗流分析方法计算坝体渗流场，得到坝体随时间动态变化的浸润线；3)浸润线以下为受渗水影响部位，浸润线以上为不受渗水影响部位；步骤二：计算坝体渗流量1)如果有坝体渗流量监测资料，采用实测流量值；2)如果没有坝体渗流量监测资料，采用渗流分析方法计算得到坝体随时间动态变化的渗流量；步骤三：建立三维温度场有限元计算模型按坝体实际体型、初始条件、边界条件进行三维温度场有限元建模，采用8节点6面体等参单元对坝体及基础进行有限元离散；坝体受到渗水影响部位与不受渗水影响部位以不同的材料分区进行区分；1)受渗水影响部位施加冷源荷载，绝热条件下，渗水影响的胶凝砂砾石温度U(τ)等于上一时刻温度U(τ-1)，减去渗透水吸收坝体热量而产生的温度增量ΔU(τ):U(τ)＝U(τ-1)-ΔU(τ)(1)其中：cw，ρw分别为水的比热和密度；Uw(τ)为渗水温度；θ，λ分别为胶凝砂砾石绝热温升和导热系数；Qw为坝体渗流量；A为坝体浸润线以下纵剖面面积；L为坝体浸润线以下横剖面平均宽度；2)不受渗水影响部位不施加冷源荷载，即ΔU(τ)＝0，绝热条件下，胶凝砂砾石温度U(τ)保持不变；步骤四：三维温度场有限元仿真计算1)受渗水影响部位:用有限元方法求解给定初始条件和边界条件下，受渗水影响的空间区域不稳定温度场T，渗水影响以冷源形式引入热传导方程，根据变分原理，这一热传导问题等价于求解下列泛函的极值问题：

【专利技术属性】
技术研发人员：薛宝臣，郑爱武，范建章，何蕴龙，代振峰，陈江，吴朝月，龚永生，赵鑫，顾伟，周华，高永辉，肖海斌，李柯，张向东，彭战旗，张金海，迟福东，李志，余记远，张勇智，
申请(专利权)人：中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，华能澜沧江水电股份有限公司，武汉大学，
类型：发明
国别省市：北京,11