径向积分边界元法在非均质土石坝渗流分析中的应用

"径向积分边界元法确定非均质土石坝渗流自由面 (2010年)，王燕昌，郑静倡，高效伟，宁夏大学固体力学研究所，大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室" 这篇论文是2010年由王燕昌、郑静倡和高效伟共同完成的，主要研究了非均质土石坝的渗流自由面问题。文章指出，无压渗流分析中，浸润面位置的确定至关重要，因为它关乎到土石坝的安全性。传统的边界元方法在处理这类问题时存在缺陷，而本文引入了径向积分边界单元法（Radial Integral Boundary Element Method，RIBEM）来解决这一难题。 径向积分法是一种将区域积分转换为边界积分的技术，这种方法的优势在于可以直接处理具有变渗透系数的非均质问题，无需将计算域划分为多个块。这与柴军瑞和杨德全等人的研究不同，他们的方法在处理变系数问题时需要将计算区域分块，每个块内的渗透系数假定相同。 论文中，作者开发了一套迭代计算程序，该程序能够应用于二维和三维的渗流问题。通过实际算例的验证，证明了径向积分边界元法的有效性，可以准确地确定非均质土石坝的渗流自由面，从而为土石坝的设计和防渗措施提供科学依据。 无压渗流问题通常与土石坝的稳定性和渗透破坏风险紧密相关。当水流通过坝体时，形成的浸润线是渗流自由面与垂直面的交界，它在坝体的稳定性分析中扮演关键角色。由于渗流自由面事先未知，导致此类问题成为非线性问题，因此需要迭代法来求解。 边界单元法（Boundary Element Method，BEM）是一种数值分析方法，特别适用于处理边界条件复杂的偏微分方程问题。在渗流问题中，边界单元法的基本方程通常基于稳定流的达西定律，即渗透流量与梯度压力成正比。通过对边界上的积分处理，可以简化问题，减少计算量。 该论文提供了一个新颖且有效的数值方法，对于理解和解决土石坝的渗流问题，特别是在非均质土壤条件下寻找渗流自由面，具有重要理论和实践意义。这种方法的应用有助于提高土石坝设计的精度，减少潜在的渗透破坏风险，对于水利工程的科学管理与安全运营具有深远影响。