[发明专利]一种基于ADINA平台的土石坝水力耦合计算方法

说明书

本发明公开了一种基于ADINA平台的土石坝水力耦合计算方法，具体按照以下步骤进行实施：步骤1、建立土石坝渗流计算模型，进行土石坝渗流计算；步骤2、建立土石坝变形计算模型，进行土石坝变形计算；步骤3、对步骤1得到的计算结果数据进行处理；步骤4、进行土石坝水力耦合计算。本发明在使用ADINA对土石坝有限元模型进行分析时使结果更加精准，与实际情况更加贴切，且制作简便，易于使用，解决了现有技术只进行渗流计算或者只进行变形计算而导致计算结果与实际结果产生较大偏差的问题。

技术领域

本发明属于土石坝有限元计算技术领域，涉及一种基于ADINA平台的土石坝水力耦合计算方法。

背景技术

土石坝是历史上最为悠久的一种坝型，也是世界坝工建设中应用最为广泛与发展最快的一种坝型。土石坝具有如下优点：适用条件广、地质条件要求不高、设计成熟、施工简便、造价便宜、施工导流容易解决、抗震性能强、经济效应明显。故土石坝所建数量所占比率较大，是水利工程中较为重要的一种坝型在大坝选型中也往往优先考虑。

土石坝的渗流与变形之间是互相影响的。渗流的变化将引起渗流体积力和渗透压力的变化使作用于坝体上的外荷载发生变化也将会对坝体变形产生影响。渗流分析的目的在于为坝体内各部分土的饱水状态的划分提供依据、确定对坝坡稳定有重要影响的渗流作用力、进行坝体防渗布置与土料布置检验土体渗流稳定性，防止发生管涌以及流土、确定坝和河岸的渗水量损失等等；其次坝体的变形会导致坝体各部位的孔隙率发生改变，渗透系数随之改变，从而也改变了坝体渗流场的分布，会使渗流场也会产生重分布。土石坝的渗流与变形之间相互作用、相互影响使土石坝达到某一个平衡。对土石坝进行水力耦合(渗流-应力耦合)计算具有重要的理沦和实际意义，使土石坝的渗流和变形计算结果更加符合工程实际为设计和施工提供重要的参考依据。

土石坝渗流场与应力场之间会产生相互作用、相互耦合，相互耦合的作用使得坝体的渗流场及应力场发生重新分布，从而对大坝的稳定性产生影响。现有技术基于通用有限元软件ADINA仿真平台，通过结构分析、耦合场分析计算大坝的渗流场分布，通过查看计算结果，存在土石坝分析计算时，计算结果与实际结果产生较大偏差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于ADINA平台的土石坝水力耦合计算方法，解决了现有技术使用ADINA进行土石坝分析计算时，计算结果与实际结果产生较大偏差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于ADINA平台的土石坝水力耦合计算方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、建立土石坝渗流计算模型，进行土石坝渗流计算；

步骤2、建立土石坝变形计算模型，进行土石坝变形计算；

步骤3、对步骤1得到的计算结果数据进行处理；

步骤4、进行土石坝水力耦合计算。

本发明的特征还在于，

步骤1具体步骤为：首先，根据工程资料进行建模，定义物理条件，施加荷载与定义边界条件；定义材料属性，划分有限元网格；定义单元类型并划分单元属性；设置求解步，设置求解时间步长、步数和收敛条件，设置完成后，保存为命令流文件，将命令流文件导入ADINA-Thermal模块中，生成土石坝渗流计算模型，在ADINA－Thermal模块中土石坝渗流计算，得出只考虑渗流作用下的土石坝的渗流计算结果。

步骤2具体步骤为：将步骤1中渗流模型中的几何模型和有限元网格复制到ADINA-structure模块中，根据工程资料定义变形计算所需的物理条件，施加荷载、定义边界条件、定义材料属性、定义单元类型并划分单元属性、设置求解步，生成土石坝变形计算模型，在ADINA-structure模块中进行变形计算，获得不考虑渗流作用的变形计算结果。

步骤3.1、根据步骤1渗流计算中得到的坝体上各节点总水头计算各节点的孔隙水压力，计算公式为：