SEEPIW软件在深基坑饱和-非饱和非稳定渗流分析中的应用

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基于饱和-非饱和的钱塘江杭州西湖区段海塘渗流分析

Ｉ．饱和一非饱和渗流基本理论
１８５６年法国工程师达西（Ｈ．Ｄａｒｃｙ）对水在均质砂柱
中的流动做了一系列的试验，最后得出结论：渗流流量Ｑ与
３．渗流数值计算的有限单元法将渗流场划分成有限个单元（常用三角形单元），其中任
意一个三角形单元船内任一点的水头ｈ（可通过线
砂柱横截面积Ａ及水头差（Ｈ一Ｈ）成正比，与渗透路径Ｌ
成反比，建立了如下关系式：（Ｈ一）／或者（２／Ａ＝Ｋ（Ｈ一）／式中：Ｑ一渗流量；ｈ（
堤身渗透系数（ｍ／ｓ）；一上游水位
（ｍ）；一下游水位（ｒｎ）；ｈｏ一下游出溢点高度（ｍ）；
ｒｎ１一上游坡坡率；力一下游坡坡率；。．Ｌ水力坡降；Ｌ厂允＝
（Ｇｓ－１）（１一力）／式中：Ｊ允一土的允许渗透坡降；Ｇｓ一土粒比重；ｎ一土的孔
式中：【。为代表内部渗流场的系数矩阵，【为代表自由面上有效排水孔隙率的系数矩阵。应当注意，如果是流场
作者简介：陈海丹（１９７７一）女，浙江乐清人，杭州市农村水利管理总站工程师，法律专业，主要从事水利工程建设管理
工作。
１６４
中国水运
第１５卷
内部单元，则式右边仅有前一项，只有在自由边界上的单元
才有第二项。４．参数确定（１）采用ｓｅｅｐ／ｗ渗流分析软件估算ＳＥＥＰ／Ｗ软件是一款用于分析多孔渗水材料，如土体和

SEEPW说明书

ApplicationsSEEP/W is a general seepage analysis program that models both saturated and unsaturated flow. The ability to model unsaturated flow allows SEEP/W to handle a wider range of real problems than many other seepage software products.是一个通用的渗流分析程序，模拟了饱和和非饱和流态。

同许多其他渗流软件产品相比，本产品能够通过模拟非饱和水流从而具有解决更广泛的实际问题能力。

The inclusion of unsaturated flow in groundwater modelling is important for obtaining physically realistic analysis results. In soils, the hydraulic conductivity and the water content, or water stored, changes as a function of pore-water pressure. SEEP/W models these relationships as continuous functions. Most other seepage analysis software packages do not take these relationships into account. Instead they use the physically unrealistic assumption that these functions are step-functions. For example, at pore-water pressures of zero and greater, (i.e. below the water table), there is a saturated conductivity value; at pore-water pressures less than zero, (i.e. above the water table), the hydraulic conductivity is zero. The use of such unrealistic step functions to model soil hydraulic conductivity and water content can lead to erroneous analysis results.地下水模型中包含非饱和水流对于采用实际的物理分析结果非常重要。

非饱和渗流分析方法

非饱和渗流分析方法
非饱和渗流分析是一种实际应用十分广泛的土壤水文学分析方法，它是采用Richards方
程分析非饱和状态下的水份与气压以及土壤参数的短时间动态变化的过程，以应对非常多
的现实情况，比如暴雨、流域建设、水资源利用以及土壤污染等，为解决问题提供有用信息。

非饱和渗流分析是一种常见用于水文学研究的建模方法，并在更具体的研究中也有过应用。

它结合使用Richards方程来探究和分析土壤水份的动态变化过程以及其影响因素，这对
于理解和掌握各种现象的本质非常重要。

除此之外，该方法也可以模拟各种细节，例如不
同土层的变化、地下水的移动、渗漏的水量等。

此外，非饱和渗流分析也可以用来预测指定区域水源的变化，这在水资源及建设规划中具
有重要意义。

预测结果根据具体地质条件不同，可区分出可能的详细分布，有助于更有效、更精确地管理水资源和水文工程建设。

非饱和渗流分析是综合性的水文学研究方法，是多学科融合的典范。

它可以帮助我们了解
不同土壤条件下水分的变化特征，从而更好地评估水的保留和调节能力，为科学管理水资
源提供合理的建议。

尾矿库渗流稳定分析步骤中的数值模拟与分析结果验证

尾矿库渗流稳定分析步骤中的数值模拟与分析结果验证尾矿库渗流稳定分析是指对于尾矿库内部或周边的渗流现象进行分析和判断，以评估尾矿库的渗流稳定性，并制定相应的措施来防止渗流对环境造成污染和尾矿库安全性的影响。

数值模拟与分析结果验证是尾矿库渗流稳定分析过程中必不可少的步骤，通过数值模拟来模拟尾矿库渗流和水位变化的情况，得到相应的数值结果，并与实际监测数据进行对比，验证模拟结果的准确性和可靠性。

一、数值模拟步骤1. 收集数据：首先，需要收集尾矿库的基本信息，包括尾矿库的几何形状、物理参数（如土壤、岩石和水的渗透性等）、水文数据（如降雨量、渗透层的含水量等）以及边界条件等数据。

2. 建立数值模型：根据收集到的数据，利用专业的渗流模拟软件（如SEEP/W、FLAC、MODFLOW等）建立尾矿库渗流的数值模型。

模型的建立应该准确地反映尾矿库的实际情况，并考虑到各种可能的影响因素。

3. 设定边界条件：确定数值模型的边界条件，包括上下边界、侧边界和入流口等。

边界条件的设定应该根据实际情况进行合理的假设，并尽量准确地反映尾矿库的实际运行情况。

4. 进行数值模拟：利用建立好的数值模型和设定好的边界条件，运行渗流模拟软件进行数值模拟。

根据数值模拟的算法和计算方法，模拟尾矿库中的渗流现象，并得到相应的数值结果。

5. 分析结果：对数值模拟得到的结果进行分析、评估和解读。

根据分析结果，判断尾矿库的渗流稳定性、分析渗流量、浸润率和危险水位等参数。

二、分析结果验证步骤1. 数据采集：在对尾矿库进行数值模拟的同时，应进行实际监测数据的采集。

监测数据可以包括尾矿库的水位、渗流量以及周边环境的水位和水质等。

2. 数据分析：将数值模拟得到的结果与实际监测数据进行对比和分析。

通过对比分析，可以评估模拟结果的准确性和可靠性，发现模型的不足之处，并提出改进方案。

3. 结果验证：根据实际监测数据和数值模拟结果的对比，进行结果验证。

如果数值模拟结果与实际监测数据相符合，则说明模拟结果是准确可靠的，可以用于尾矿库的渗流稳定性评估和决策制定；如果存在差距，则需要对数值模型进行修改和调整，以提高模型的准确性和可靠性。

Geo-Slope渗流程序seep使用步骤

Geo-Slope渗流程序seep使用步骤Geo-slope2004中seep软件的计算步骤 1与slope一样先在set下拉菜单里选定page、scale～使计算图形适合于计算屏幕全面显示。

2在keyin下拉菜单里设定analysis settings。

3在view下拉菜单里设定preferences～即在图面中需要显示的输入内容～全选则图面复杂。

按以上打钩则输入数据显示如下图。

4在keyin下拉菜单里设定points。

要点是土层与边界～如开挖面及防渗体的交点都需编号。

高程以最低点为零点～这样选择大概便于输入渗透计算水头。

疑问～计算水位与渗透边界交点是否要输入,我是按近水侧坝肩x-coordinate为0点输入x坐标的～按地层的实际高程输入y-coordinate即y坐标的。

Label值不用填。

5在keyin下拉菜单hydraulic functions里点hydraulic conductivity～出现下面这个菜单。

其中function Number 根据不同渗透系数地层数从1到n分别定义～先按edit按钮出现下面的菜单。

Seep程序认为土层渗透系数与pressure有关～所以需定义土层渗透系数与压力斜线关系的两个点～我在1# pressurc里填0～conductivity里填渗透系数,单位m/s,～然后点copy～geoslope程序都是这样填数的～以后说明中不再重复; 在2# pressurc里填150～conductivity里值不变～意思是认为在一般工程中～压力变化不足以使土层渗透系数产生很大的变化～然后点copy。

填完后点ok按钮～回到下面菜单。

然后在function number中输入第二个地层～按以上步骤继续定义地层渗透系数～知道全部地层定义完毕。

6在keyin下拉菜单里设定material properties。

在上面菜单中#里输入的是地层线、开挖边界～建筑物与防渗体轮廓等交线划分得区域定义序号,在k-fn.中输入该区域的渗透系数编号即hydraulic conductivity-function number数字。

基于SEEP／W的重力坝渗流稳定分析

若定义一个标量函数，使其微分满足：ｄ＝ｄ— ｄ０ｖｘｕｙ（）４
那么不可压缩条件便是上述微分式的可积条件。
１４边界条件．
计算闸基的渗流形成的稳定渗流场，其边界
条件分别为：工况１（常蓄水位）：上游水位为正
表２防渗墙前、后扬压力大小比较（单位：）ｍ
工况防渗墙前扬压力水头防渗墙后扬压力水头折减系数
由于防渗墙防渗措施深人到基础，两岸岩体帷幕灌浆构成的防渗体系有效地隔断透水层，因此通过基础的渗流量均不大。由表３可知，在
系数，其值等于水力梯度为１时水的渗透速度；Ａ为过水断面。
设／分别为满足定常、不可压缩和无旋Ｚ、
条件的流体速度场的和Ｙ方向分量（里仅考这虑二维流场），那么不可压缩条件为：
距ｍ）
２３渗透量分析．
挡水坝段的渗流量见表３所列。
表３挡水坝段渗流量（ｍ）单位：‰
图３设计水位总水头等值线分布
压力水头，得出了采取防渗墙措施后防渗墙前、
后的扬压力水头大小，见表２所列。
级，次要建筑物为５级，临时建筑物按５级。混凝土闸坝持力层为冲积层．为防止库水外渗和坝基出现渗漏破坏，提高防渗的可靠性，挡水建筑物采用了河床段防渗墙与两岸灌浆帷幕组

SUSAP饱和非饱和渗流分析软件的开发与应用

3.2土石坝粘土心墙渗流动态模拟[7] 土石坝粘土心墙渗流动态模拟
库水位710米升至米再降库水位米升至850米再降至790米（T=250d）米升至米再降至米）瞬时渗流等势线至分布
库水位710米升至米库水位米升至850米（T=61d）米升至）瞬时渗流等势线分布
库水位850米升至米库水位米升至790米（T=182d）米升至）瞬时流等势线分布
dh
为土体体积含水量，为毛细管压力水，θ为土体体积含水量，h为毛细管压力水为土体体积含水量
1.2 方程的求解
该方程为时域内非线性方程，该方程为时域内非线性方程，采用半离散的逐步积分法求其数值解，对空间采用等参元离散，其数值解，对空间采用等参元离散，对时域用后差分格式离较好解决了数值计算中出现的振荡等问题（步长）。散，较好解决了数值计算中出现的振荡等问题（步长）。
①黄河下游洪水具有来去迅猛的特点，形成稳定浸润线很黄河下游洪水具有来去迅猛的特点，难，因此研究洪水渗透达到稳定渗流的过程和所需的时间长短对于堤防稳定性评价也是非常重要的；长短对于堤防稳定性评价也是非常重要的；对于很快就会达到稳定流而且出渗点较高的河堤应该优先采取加固措施。达到稳定流而且出渗点较高的河堤应该优先采取加固措施。洪水前期浸润线位置较高、堤身比较湿润、 ②洪水前期浸润线位置较高、堤身比较湿润、地下水位较高时，洪水渗透将很快到达稳定渗流阶段，高时，洪水渗透将很快到达稳定渗流阶段，这时河堤的稳定性会大大降低。定性会大大降低。因此河堤加固时不但要采取降低出口比降的措施，降的措施，也可辅助采用延长洪水渗透达到稳定流所需时间的方法，比如保持堤身干燥状态，间的方法，比如保持堤身干燥状态，抑制前期浸润线位置等方法。等方法。洪水回落后河堤在相当长的时期内难以摆脱高浸润线， ③洪水回落后河堤在相当长的时期内难以摆脱高浸润线，高饱和度的状态。高饱和度的状态。因此汛期堤防在高水位长期浸泡后洪水回落时，非常容易引起临河滑坡等险情，回落时，非常容易引起临河滑坡等险情，故防汛抢险人员此时千万不可麻痹大意，此时千万不可麻痹大意，在临河坡设计时也应增加排水措以加快浸润线的回落。施，以加快浸润线的回落。

堤坝饱和-非饱和渗流场数值模拟及稳定性分析的开题报告

堤坝饱和-非饱和渗流场数值模拟及稳定性分析的开题报告一、选题背景与意义随着我国经济和社会的快速发展，对水利水电建设的需求也越来越大。

而水利工程中的堤坝工程是一个关键的领域，其稳定性问题一直是一个热点问题。

在堤坝设计和施工过程中，要考虑到多方面因素，其中之一是堤坝内的渗流问题。

如果渗流问题得不到解决，将会对整个工程的安全性产生极大的影响。

因此，对堤坝饱和-非饱和渗流场数值模拟及稳定性分析具有重要的理论和实际意义。

二、研究内容与方法本课题将以一座某水库工程的堤坝为例，开展以下研究内容：（1）对该堤坝进行渗透试验，获取堤坝内的水文地质参数；（2）建立该堤坝的饱和-非饱和渗流场数值模型；（3）在ANSYS等软件中进行数值模拟，并进行模型验证；（4）对模型的稳定性进行分析。

具体方法包括：（1）对堤坝结构、土质组成、水文地质条件进行调研和实地勘察；（2）结合试验数据建立堤坝的饱和-非饱和数值模型；（3）利用有限元方法在ANSYS等软件中进行模拟计算，并比对实验数据以验证模型的准确性；（4）通过分析模型结果，预测堤坝在满足设计要求的前提下的稳定性。

三、研究意义本研究对于提高水利工程建设质量、优化设计方案、保障工程安全等方面有着积极的促进作用。

具体如下：（1）促进水利工程领域渗透试验方法的改进与完善；（2）提高堤坝饱和-非饱和渗流场数值模拟技术水平，并在实际工程中得到应用；（3）为堤坝设计和施工提供科学依据，减轻水利工程的风险；（4）为今后更深入地研究水利工程的渗流问题提供理论基础和经验参考。

四、研究进度安排本研究将于XX年XX月开始，具体进度安排如下：第一阶段（XX年XX月-XX年XX月）：调研和实地勘察，获取实验试验数据和工程参数。

第二阶段（XX年XX月-XX年XX月）：分析和处理数据，建立数值模型。

第三阶段（XX年XX月-XX年XX月）：进行数值模拟计算，并与实验数据进行比对。

第四阶段（XX年XX月-XX年XX月）：对模型结果进行分析和总结，撰写研究报告。

某水电站溢洪道开挖边坡渗流场变化规律及稳定性研究

某水电站溢洪道开挖边坡渗流场变化规律及稳定性研究黄叶宁;孙旭曙;迟健;刘洋;陈超;梁佳灯【摘要】研究库水位升降过程中某水电站溢洪道开挖边坡渗流场的变化规律及对其稳定性的影响,为该边坡加固设计提供参考.本文采用GeoStudio软件中的SEEP/W模块对边坡渗流场变化规律进行模拟分析,主要考虑了边坡的开挖、库水位升降速率、岩土体渗透系数对渗流场的影响;采用SLOPE/W模块对边坡的稳定性进行了分析,研究了渗流场变化对边坡稳定性的影响.研究表明:库水位升降过程中边坡内部浸润线的升降滞后于库水位升降;库水位上升过程中边坡安全系数先减小后趋于稳定,且上升速率大时边坡安全系数减小快;库水位下降过程中边坡安全系数减小,且下降速率大时边坡安全系数减小快,对其稳定不利.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(040)006【总页数】4页(P26-29)【关键词】开挖边坡;库水位;渗流分析;稳定性分析【作者】黄叶宁;孙旭曙;迟健;刘洋;陈超;梁佳灯【作者单位】三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002;三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002;三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002;三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002;三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002;三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TV3水利水电工程建设形成的边坡所处工程环境复杂，且长期处于库水位循环升降作用下，对边坡岩土体物理力学参数都有一定程度的劣化影响，从而对其稳定性产生影响．边坡失稳造成的滑坡、崩塌是十分严重的自然灾害，其危害仅次于第2大地质灾害的地震[1]．边坡开挖改变了天然边坡的几何形状，对边坡渗流场产生一定影响从而影响其稳定性．因此，对库水位升降过程中的开挖边坡渗流场和稳定性问题需持续研究．文献[2-5]以实际边坡工程为例，根据Geo Studio软件的SEEP/W与SLOPE/W 模块对瞬态渗流条件下的边坡进行稳定性分析，得出了库水位升降对边坡渗流场和稳定性影响的一般规律．文献[6-8]通过试验获取边坡岩土体的力学参数，测量库水升降过程中滑坡体内土压力、孔隙水压力的变化情况，从而分析水库蓄水和下降过程中边坡的变形破坏特征．上述文献已对库水作用下边坡内部地下水位变化及其对稳定性的影响进行了深入研究，但边坡开挖之后，其原始地貌将发生变化，就有限元计算模型而言，首先其几何模型发生变化，导致边坡荷载发生变化；其次渗流边界条件发生变化，从而影响渗流场．上述因素都将影响边坡的稳定性．因此，掌握边坡开挖后渗流场及其稳定性的变化规律具有重要的工程意义．本文基于饱和-非饱和渗流理论和刚体极限平衡法，采用数值模拟方法研究库水升降作用下边坡开挖前后渗流场变化规律及其对边坡稳定性的影响．1 计算理论及方法1.1 渗流计算Geostudio系统软件中的SEEP/W模块的理论公式基于饱和与非饱和土体渗流的达西定律[9]，表述如下：v=ki (1)式中，v为达西流速；k为渗透系数；i为总水头梯度．SEEP/W模块中瞬态二维渗流的一般控制微分方程可表述为[10]：(2)式中，H为总水头；kx为x方向的渗透系数；ky为y方向的渗透系数；Q为施加的边界流量；t为时间；mw为出水曲线的斜率；γw为水的容重．1.2 稳定性计算本次计算采用Morgenstern-Price法进行稳定性分析，该方法考虑了条间剪力和法向力并同时满足弯矩平衡和力的平衡．Morgenstern-Price法[10]根据弯矩和水平力平衡条件，通过FOS迭代计算滑动面的安全系数．弯矩平衡的安全系数可表述为：(3)水平方向静力平衡的安全系数可表述为：(4)式中，c′为有效粘聚力；φ′为有效摩擦力；u为孔隙水压力；N为土条底部法向力；W为土条重量；D为集中荷载；β，R，x，f，d，ω为几何参数；α为土条底面倾角．1.3 计算方法本次数值分析包括边坡饱和-非饱和渗流计算和稳定分析两部分内容．首先，采用GeoStudio软件中的SEEP/W模块分析库水位升降过程中坡体内部水头分布和浸润线的变化规律；其次，在此基础上分析库水位升降作用对边坡稳定性的影响．2 工程实例2.1 工程概况某水电站处于西藏自治区芒康县境内，溢洪道布置于河流左岸，且距大坝左坝肩约50 m，溢洪道边坡自然坡度为40°～50°，出露地层岩性为三叠系中统竹卡组(T2z)英安岩、流纹岩，大多基岩祼露，岩体风化强烈，并发育多个碎裂岩体，岩体一般呈强～弱风化、山脊一带岩体局部呈全风化状态，承载力和变形模量大部分基本满足要求．坝址河段枯期河水位2 615.6 m，水库正常蓄水位2 895 m，死水位2 825 m．2.2 计算模型及参数根据该工程溢洪道典型地质剖面图，岩层可分为碎裂岩体、全风化、强风化、弱风化上带、弱风化下带、微分化和微新岩体，有限元计算模型如图1所示．图1 溢洪道边坡计算模型参考地质勘查报告、文献[11]和GEO-SLOPE软件自带数据库确定岩土体物理力学参数，其参数见表1．2.3 计算工况本次计算考虑了库水位升降速率和边坡岩土体渗透系数对溢洪道边坡渗流场和稳定性的影响，按表2中的工况模拟计算．有限元模型中，坡体左、右两侧地下水位、正常蓄水位和死水位均为定水头边界条件，当考虑库水位上升和下降时，库水位为随时间变化的函数．表1 溢洪道边坡岩土体力学参数表材料名称容重/(kN·m-3)黏聚力/MPa内摩擦角/°渗透系数/(m·s-1)碎裂岩体22.00.04556.05.0×10-6全风化22.00.04556.05.0×10-6强风化26.00.2561.02.2×10-6弱风化上26.50.9045.03.0×10-8弱风化下26.51.2046.02.0×10-8微分化26.51.4047.01.5×10-8微新26.51.5048.05.0×10-9表2 计算工况工况说明1溢洪道边坡所在河段为枯水期时,分析边坡在天然状态和开挖后渗流场分布及其稳定性2溢洪道边坡开挖后,分析不同库水位升降速率对边坡渗流场及其稳定性的影响3溢洪道边坡开挖后,分析不同渗透系数对边坡渗流场及其稳定性的影响3 计算结果分析3.1 渗流计算分析1)工况1边坡开挖前后坡体内部浸润线分布如图2所示．结果表明：在原地下水面线以上开挖边坡，不会对浸润线分布产生影响．图2 枯水期边坡开挖前后地下水位分布2)工况2为分析库水位升降过程对坡体内部渗流场变化规律的影响，从左至右选取11个监测点，各点位置如图3所示．以1 m/d的升降速率为例分析库水升降过程对边坡渗流场的影响，库水上升、下降过程中各点总水头变化曲线如图4所示．结果表明：对比库水位上升和下降过程，横坐标0～400 m处地下水位几乎无变化，400～1 080 m处浸润面随着库水位升降而变化，表明边坡浅层局部区域及受库水位直接影响区域的渗流场受库水位升降作用更为敏感．图3 选取各点位置示意图图4 开挖后各点总水头随距离变化曲线选取坡体开挖平台下部P12点(如图3所示)，分析不同库水位升降速率0.5 m/d、1 m/d、2 m/d对边坡渗流场的影响，3种升降速率下P12点总水头随时间的变化曲线如图5所示．图5 不同升降速率某点总水头随时间变化曲线结果表明，①库水位以不同速率上升时，P12点处总水头总体变化趋势为缓慢增加→快速上升→趋于稳定，库水位上升速率越大，曲线上升段起始时间越早，曲线斜率越大；当库水位上升速率为0.5 m/d时，在计算时间内无稳定段；②库水位以不同速率下降时，P12点处总水头总体变化趋势为快速下降→缓慢下降，库水位下降速率越大，曲线斜率变化越剧烈．分析原因，库水升降速率越快，坡体内外形成的水头差越大，导致坡体内外水力坡降加大，渗流速度加大，渗流场孔压变化加快．3)工况3此工况库水位升降速度设为1 m/d，坡体材料的渗透系数分别设为K×10、K、K×10-1．选取坡体靠近下游侧的P12，可得3种渗透系数下该点总水头随时间的变化曲线如图6所示．结果表明，库水位上升时，P12点总水头先缓慢增加再快速增加，库水位下降时，P12点总水头先快速下降再缓慢下降；且渗透系数越大总水头变化速率越快．图6 不同渗透系数某点总水头随时间变化曲线3.2 稳定性计算分析1)工况2不同库水位上升速率条件下，溢洪道边坡安全系数随时间变化曲线如图7所示．结果表明：①当库水位上升时，3种速率对应的安全系数总体变化趋势为相对稳定→快速降低→趋近稳定；库水位上升速率大时，坡体安全系数快速下降起始时间越早，且在较短时间内趋于稳定；库水位上升速率最小时，在计算时间内无稳定段．②库水位下降时，安全系数总体呈现出快速下降→缓慢下降→趋于稳定的变化趋势；库水位下降速率越快，安全系数下降越快．图7 不同升降速率安全系数随时间变化曲线2)工况3不同渗透系数条件下，库水位按1 m/d速率升降考虑，溢洪道边坡安全系数随时间变化曲线如图8所示．图8 不同渗透系数安全系数随时间变化曲线结果表明：①库水位上升时，3种渗透系数对应的安全系数总体趋势为相对稳定→快速降低→趋于稳定；坡体渗透系数增大时，安全系数下降的幅度增大，在计算时段内无稳定段．②库水位下降时，坡体的安全系数大致呈下降趋势，最后趋于稳定，且渗透系数大时，安全系数下降的幅度也大，曲线最陡．4 结论1)在原地下水面线以上开挖边坡，不会对地下水位线分布产生影响．2)总体来说，坡体内地下水位线随着库水位升降而升降，但坡体浅层对库水位升降的变化更敏感．3)库水位上升过程中，坡体安全系数呈现保持不变→快速降低→趋于稳定的变化趋势，且上升速率越快，安全系数降低的速率越快；库水位下降过程中，坡体安全系数随水位的下降而降低最后趋于稳定，且下降速率越快，安全系数降低的速率越快．参考文献：【相关文献】[1] 姜德义，朱合华，杜云贵．边坡稳定性分析与滑坡防治[M]．重庆：重庆大学出版社，2010．[2] 潘盛泽，罗平，高奋飞．库水位变化对全强风化边坡稳定性的影响[J]．甘肃水利水电技术，2017，53(1)：28-32．[3] 张少琴，向玲，王力．降雨作用下不同库水位升降速率对某滑坡稳定性的影响[J]．浙江水利科技，2014，42(2)：69-72，76．[4] 赵代鹏，王世梅，谈云志，等．库水升降作用下浮托减重型滑坡稳定性研究[J]．岩土力学，2013，34(4)：1017-1024．[5] 刘天宇，杨建辉，杨强，等．库水位升降对李家坡滑坡稳定性的影响[J]．中国水土保持，2013，(4)：52-54，65，69．[6] 张景昱，宛良朋，潘洪月，等．考虑水-岩作用特点的典型岸坡长期稳定性分析[J]．岩土工程学报，2017，39(10)：1851-1858．[7] 占清华，王世梅，赵代鹏．库水上升对含软弱夹层滑坡稳定性影响模型的试验研究[J]．长江科学院院报，2016，33(2)：86-90．[8] 董金玉，杨继红，孙文怀，等．库水位升降作用下大型堆积体边坡变形破坏预测[J]．岩土力学，2011，32(6)：1774-1780．[9] GEO-SLOPE Ltd．非饱和土体渗流分析软件SEEP/W用户指南[M]．北京：冶金工业出版社，2011．[10] GEO-SLOPE Ltd．边坡稳定性分析评价软件SLOPE/W用户指南[M]．北京：冶金工业出版社，2011．[11] 张政杰，鲍伟，何凯，等．泄洪雾化雨下如美水电站边坡稳定性分析[J]．分析评价，2015，10(1)：31-33．。

ABAQUS在饱和-非饱和渗流分析中的应用

ABAQUS 在饱和－非饱和渗流分析中的应用徐海奔河海大学水工结构工程专业，南京 (210024)E-mail ：hohaixhb@摘要：本文首先对大型通用有限元软件ABAQUS 在土石坝渗流分析中的应用进行分析，着重从多孔介质的饱和渗流，非饱和渗流及二者的混合问题（渗流自由面的计算）等方面论述。

结合一个土石坝库水位下降时二维渗流计算实例，考虑流体重力作用下，采用非线性定律求解总孔隙压力及库水位下降过程渗流自由面变化过程。

关键词：非饱和；渗流；ABAQUS ；土石坝；自由面1．引言ABAQUS 大型通用有限元软件,在我国土木工程结构分析方面应用日益广泛。

本文对它在土石坝渗流计算分析中的应用进行评述。

近年来，在国内外随着孔隙介质非饱和渗流和土体饱和渗流理论的发展，人们逐渐意识到堤坝稳定性与非饱和区渗流作用密切相关。

在研究堤坝非饱和渗流问题时，主要采用数值模拟的方法。

长期蓄水的土坝，当库水位以太快的速度下降时，坝体内孔隙水压力常常不能很快消散，因而坝体的浸润线高于上游库水水位。

在这种情况下，渗流的动水压力或渗透力的作用对上游坝坡造成浮起及下滑的趋势，甚至酿成滑坡事故。

因此在实际工程中必须防止因库水位下降速度太快而导致这类事故发生。

为进行上游坝坡的稳定分析，需要确定库水位下降过程中各时段坝体浸润线的位置，也就是通常所说的进行土坝不稳定渗流计算。

坝体浸润线下降的速度，一般决定于库水位下降的速度V 、土坝坝体渗透系数k 以及土体的给水度u 等因素[1]，与坝体的结构形式特别是坝体及地基上游面的排水条件也有很大关系。

2．ABAQUS 在均质土坝饱和－非饱和渗流计算原理在饱和土壤中，引起水分转移的力是重力和水的压力。

在非饱和土中，支配着土壤水在液态下整体转移的是重力和水的表面张力。

Richards 等曾在1931年就证明非饱和土中的渗流与饱和土一样符合达西定律和连续方程[2]。

若将达西定律代入连续方程（忽略渗透过程中总应力的改变和土颗粒骨架的变形）并以总水头h 作为未知量，当渗透的主方向与坐标轴一致时，非饱和土渗流的二维微分方程就可表示为：ty h k x x h k x w y x ∂∂=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂∂∂+⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂∂∂θ （1）式中，x k ，y k 分别为x ，y 方向的渗透系数；w θ为体积含水量；h 为总水头；t 为时间。

基于SEEPW的衬砌渠道非饱和渗流模拟

第4卷第2期2021年3月水利科学与寒区工程Hydro Science and Cold Zone EngineeringVol. 4, No. 2Mar. , 2021朱峻.基于SEEP/W 的衬砌渠道非饱和渗流模拟水利科学与寒区工程，2021, 4(2)： 34-36.基于SEEP /W 的衬砌渠道非饱和渗流模拟朱峻(江西峻瑞建设工程有限公司，江西九江332000)摘要：基于有限元软件SEEP/W 建立了二维渠道模型，用以观察通过渠道底部和侧面下方土壤的渗流变化。

本文通过观测土体孔隙水压力(PWP)的变化，间接地研究了土体的渗流变化。

比较了有衬砌和无衬砌渠道在不同水头下的渗流损失。

研究表明：PWP 随土壤含水量的变化而变化，饱和土的PWP 为正值，而非饱和土的PWP 为负值; 水头对压水压力的变化影响较大；同时，在渠道表面应用防渗层可以减少渗漏损失，高负压水压也证实了这一点。

关键词：渠道；土工膜；衬砌；孔隙水压力；SEEP/W 中图分类号：TV223. 4文献标志码：A 文章编号：2096-5419(2021)02-0034-031研究方法干容重和最佳含水量、岩芯切割法现场密度、落透试和渗透性。

在SEEP/W 中模拟了一个二维渠道模型如图1所'。

对整个土行网格划分，行稳态渗流分析。

在稳态分析中，水的没有随时间化，稳态方程与时间变量无关,含水量函数。

要输入的参数是饱和渗透系数'sat)；输出结果为在给定边界条件下图1二维渠道模型在SEEP/W 中的应用本次模拟实验设置的边界条件是：顶部的总水头(H )为5 m 、4 m 和3 m ；底部为单位边条件；两侧无流条件。

本次模拟采农田土壤。

表1中列出了土壤的物理和岩土性质，如粒度分布、比重、最大表1 土壤的物理和岩土特性物理和岩土特性测试结果粗砂(2〜4. 75 mm )8.3粒径中砂(0. 425〜2 mm )27.6分 /%砂 0.075〜0.425mm )59.8土, 土粒 '<0.075mm ) 4.3均匀系数，C u 2.67曲率系数，C c1.041比重，G/(g ・ cm —3)2.85最大干容重/(g ・cm —1)1.62最佳含水量/ %19.5现场密度(岩心切割法)/(g ・cm —3)1.18土壤饱和渗透性，！sat/(m ・s —1)0.293X10—72结果与分析促进衬砌的 ,本次采具有渗透性的与土工合成衬 (渗透性约1. 0X10—9m/s ) 0模算无衬砌时孔隙水压力随渠道深度的变化，分析比较同水位条件下! 道中和侧的算结 021水头衬砌渠道孔隙水压力的影响经道的水量在土壤中产生的收稿日期：2020-11-01作者简介：朱峻(1973-)，男，江西九江人,工程师，研究方向为水利水电工程。

理正尾矿库渗流稳定分析步骤解析

理正尾矿库渗流稳定分析步骤解析尾矿库是矿山开采中产生的废弃物的贮存地。

尾矿库的渗流稳定性是指尾矿库内的水体渗流所产生的稳定性问题。

渗流稳定性分析是对尾矿库渗流行为进行评估和预测的过程，以确保尾矿库的安全运行。

以下是理正尾矿库渗流稳定分析的步骤解析：1.收集相关数据首先，我们需要收集尾矿库的基本信息，包括尾矿库的地理位置、土地利用状况、气候条件等。

同时，还需要收集尾矿库的设计图纸、施工记录以及现场监测数据等相关资料。

2.确定渗流路径根据收集到的资料，我们需要确定尾矿库渗流的主要路径，包括表面渗流、基底渗流以及渗水井等。

通过对渗流路径的确定，可以帮助我们更好地理解尾矿库的渗流行为。

3.建立渗流模型根据收集到的数据和尾矿库的实际情况，我们可以借助数值模拟软件，例如FLAC、SEEP/W等，建立尾矿库的渗流模型。

在模型中，需要考虑尾矿库的几何形状、土壤层次、边界条件等因素，以及不同渗流路径的渗透系数等参数。

4.进行渗流稳定性分析在建立了尾矿库的渗流模型之后，我们可以进行渗流稳定性分析。

通过观察渗流模型中的水头分布、流速分布以及渗流压强等参数的变化，可以判断尾矿库的渗流稳定性。

渗流稳定性分析的目标是确定各个渗流路径的稳定性，以及尾矿库的整体稳定性。

5.评估安全性在进行渗流稳定性分析后，我们可以对尾矿库的安全性进行评估。

通过比较模拟结果与尾矿库设计要求以及安全标准，可以评估尾矿库的安全性。

如果发现存在渗流不稳定或超出设计范围的情况，需要采取相应的措施进行修复或改进尾矿库的设计。

6.制定管理措施最后，根据渗流稳定性分析的结果和安全评估的结论，我们可以制定相应的管理措施。

这些措施可能包括加强尾矿库的监测、加强渗流控制、加强防渗措施等，以确保尾矿库的安全运行。

总之，通过理正尾矿库渗流稳定性分析的步骤解析，我们可以全面评估和预测尾矿库的渗流行为，为尾矿库的安全运行提供科学依据。

同时，通过制定相应的管理措施，可以有效控制和减少尾矿库渗流对环境的不良影响，保护生态环境的可持续发展。

seepw的使用

1参考文献1.《半填半挖路基水分运移规律及差异沉降形成机理研究》2.《大渡河沙湾水电站尾水渠渠堤渗流场特征及稳定性分析》313.《堤坝防渗加固效果评价模型试验研究》514.《渗流场与应力场耦合分析及其在尾矿坝工程中的应用》5.《土石坝防渗加固效果的有限元分析》6.《锡冶山尾矿坝渗流场模拟分析》7.《雨水入渗对非饱和土斜坡内孔隙水压影响的研究》8.《止水帷幕对基坑渗流场影响分析》9.《饱和_非饱和渗流影响因素及对土坡稳定性影响研究》10.2基本理论2.1 分析步骤2.2 Darcy定律2.3 基本方程2.4 土水特征曲线2.5 渗透性函数3Seep/w的功能特点4认识seep/w本文以GeoStudio2004版本来说明seep/w来说明。

单击桌面左下角‘开始’->‘所有程序’->‘GEO-SLOPE’->‘GeoStudio2004’，打开如图4-1所示的窗口。

在图4-1中，‘A’部分指创建新的文件，做渗流计算分析选择‘create a seep/w analysis’；‘B’部分指打开已经保存好的文档；‘C’部分是‘A’部分各个分析项目所对应的帮助文件；‘D’部分指代的是版本的使用限制，其中‘full licence’指代的是全部功能均可使用，‘student ’、‘viewer’仅能运用其中的部分功能。

图4-1创建一个新的渗流计算分析文件，单击‘create a seep/w analysis’，打开认识软件的窗口，如图4-2所示，下面依次介绍各项的功能以及使用。

4.1 FileFile项下的选项功能如图4-3所示。

其主要作用分为以下几个部分：打开、保存、另存为、选择其它分析类型、打印、退出等。

图4-3所示中的框选内容是最近打开或保存的文件，单击文件名可以快速打开。

图4-34.1.1New功能：打开新的文件，此时出现如图4-4所示窗口，选择相应项即可。

其中‘user-defined default settings’指代用户自定义的设置，‘geostudio original settings’指软件默认的配置。

Seep（渗流计算）-V3.0使用手册

Seep（渗流计算）-V3.0使⽤⼿册⼆四年⼀⽉1渗流基本理论1.1⽔⼯渗流的危害及渗流分析计算的任务流体在多孔介质中的运动称为渗流。

⽔是最为常见的流体，⽔利⽔电⼯程中由于⼴泛建造堤、坝、围堰、⽔闸等挡⽔建筑物形成了⽔头差，这些建筑物或其地基通常是透⽔的多孔介质，因此⽔⼯渗流现象⼗分普遍。

⽔⼯渗流造成多⽅⾯的危害。

渗流造成⽔库、渠道⽔量损失；渗流使堤坝、围堰⼟体饱和，降低坝体的有效容重和抗剪强度，可能导致坝坡失稳；建筑物地基渗流对建筑物底部产⽣扬压⼒，也不利于建筑物的稳定；渗流流速过⼤时，还可能造成坝体或建筑物地基的⼟体颗粒流失，发⽣渗透变形，从⽽使堤坝崩塌或建筑物滑移、倾覆；⽔库渗流还可能引起下游地下⽔位升⾼，导致农⽥冷浸渍害、盐碱化，使作物减产；拦污坝渗流造成地下⽔环境污染。

⽔⼯渗流分析计算的任务就是要研究⽔在渗流区域的渗流流速、流量、⽔头分布及浸润线等，从⽽为采取合理的渗流控制措施提供依据，以避免或减缓渗流危害。

1.2达西定律19世纪50年代，法国⼯程师亨利·达西（H.Darcy ）通过对装在圆筒中的均质砂⼟进⾏渗透试验发现，通过两个渗流断⾯间的平均渗流流速，正⽐于两断⾯间的⽔头差△h ，反⽐于渗径长度L ，且与⼟粒结构及流体性质有关。

这就是著名的达西定律，可⽤公式表达为：kJ dsdhk L h kv =-=?-= (1.2.1) 式中h —测压管⽔头，gv pz h 22αγ++=，z 为位置⾼度，p 为压强，γ为⽔的容重。

因为渗流的流速⼀般很⼩，流速⽔头gv 22α可忽略，故γp z h +=。

k —反映⼟粒结构及流体性质的系数，即渗透系数，对于某⼀具体的流体（⽐如⽔）⽽⾔，k 值仅与⼟粒结构有关。

J —渗透坡降，dsdhJ =。

式中的负号“-”表⽰⽔总是流向⽔头减⼩的⽅向。

应当注意，达西定律中的流速是全断⾯上的平均流速v ，⽽不是⼟体孔隙中的流速,v ，这两种流速存在以下关系：,nv v = (1.2.2)式中n 为体积孔隙率，可见达西流速⼩于⼟体孔隙中的流速。

基于GEO-SEEP模块求解存在自由面的稳定无压渗流的研究

基于GEO-SEEP模块求解存在自由面的稳定无压渗流的研究发布时间：2021-06-15T15:58:43.297Z 来源：《基层建设》2021年第7期作者：魏新华[导读] 摘要：分析存有自由面的无压渗流的问题时，由于渗流自由面的位置是未知的，需要迭代求解，因而这类问题的分析是非线性的。

中信工程设计建设有限公司湖北武汉 430010摘要：分析存有自由面的无压渗流的问题时，由于渗流自由面的位置是未知的，需要迭代求解，因而这类问题的分析是非线性的。

在饱和—非饱和联合渗流分析中，由于非饱和区的渗透系数函数不再是定值，而是一个与孔隙水压力相关的函数，因而这类问题的分析也是非线性的。

目前的通用渗流软件大多数是基于饱和—非饱和联合渗流理论的，在分析无压渗流的问题时，非饱和区的渗透系数函数的取值比较困难。

而实际工程中通常重点关注饱和区水的流动，而忽略非饱和区的流量。

基于上述考虑，本文基于GEO-SEEP模块分析无压渗流时，将可能存在自由面的土层的渗流系数取值采取与Bathe法近似的方法进行简化处理，将自由面以上的非饱和区域的渗透系数取值为原渗透系数的1/1000，而自由面以下的饱和区保持原来渗透系数不变。

并将该简化方法应用到单层均质土层和双层地基的二维无压渗流计算中，与解析解进行了对比。

结果表明，这种简化方法的处理具有一定的合理性，并且简化了非饱和区的渗透系数函数的取值方法，为利用通用软件求解存在自由面的无压渗流提供了一定的参考价值。

关键词：自由面；无压渗流；GEO-SEEP模块；非饱和区；渗流系数函数；简化引言在岩土体水力学研究中，为了便于进行数学处理和实际应用，通常采用线性的数学模型（如一般的渗流控制方程是以线性的达西定律推导出来的线性偏微分方程）。

但由于受各种因素的综合影响，渗流运动的实际表现呈非线性。

文献[1]将岩土体水力学中通常出现的非线性问题按非线性性质划分为以下7类：①渗流区域非线性问题（具有自由面的无压渗流）；②本构关系非线性问题（非达西渗流）；③渗透参数非线性问题（非饱和渗流）；④流态非线性问题（多相体渗流）；⑤介质非线性问题（多重介质渗流）；⑥相互作用非线性问题（渗流与溶质运移、温度、应力等耦合问题）；⑦多重非线性问题（上述两种或两种以上非线性问题的组合）。

基于饱和-非饱和渗流理论的基坑防渗措施分析

（ 4）
式中：为土的内摩擦角。在浸润线与土坡交点处，由于浸润线与之相切，故，所以有：
icr cos (tan tan )/ w
（5）
粉土粉质砂土黏土 1 10 吸力/ kPa 100
1.0×10-11
取安全系数为 Fs 2 许水力坡降 ir icr / Fs 。
写出斜坡表面单位土体力的极限平衡方程式：
渗透系数/ (m/s)
1.0×10-5 1.0×10-6 1.0×10-7 1.0×10-8 1.0×10-9 1.0×10
-10
sin w J c cos( ) [ cos w icr ( )]tan
[8－9]
，则发生渗透破坏的容
综上所述，渗流稳定可按照下列各式进行验算。管涌： i ir 0.05～0.2 流土： i ir / 2 w (基坑底)
i i r cos (tan tan )/2 w (坡面)
图 4 渗透性函数 Fig.4 Hydraulic conductivity function
-4
（2）
式中：i 为水力坡降。当渗透力能够克服土体颗粒间黏聚力和内摩擦力时，土体发生渗透破坏，此时的水力梯度称为临界水力梯度。对于基坑流土，当渗透力大于土体的有效重度时，土体发生流土破坏，临界水力坡降为
icr / w
（3）
快剪强度 c / kPa 11.4 3.6 15.2
5.2 计算条件渗流计算选取了（图 1）垂直于水流方向的剖面，如图 2 所示。基坑外河流水位视为定水头边界，计算取极端高水位 21.1 m，基坑内边界视为自由渗透边界。防渗设施视为不透水层，其渗透系数取一极小值，具体数值见 5.4.1 节。采用 Seep-W 软件对基坑开挖后有防渗设施和无防渗设施的情形下渗流场进行了计算。 5.3 基坑渗透稳定性评价无防渗措施时，渗流计算结果如图 5 所示。根据渗流计算结果，对基坑进行了渗流稳定性计算，结果见表 2。表中结果表明：在顺水流方向，无防渗措施时，基坑坡面处于不稳定状态，可能会出现管涌和流土。另外，根据稳定性计算，此时边坡稳定系数 Fs 0.87（Janbu 法），进一步说明了边坡的不稳定性；在基坑底部，不会出现管涌和流土现象，土体处于稳定状态。

某粘土斜心墙水库大坝年水位调度周期内上游坝体坝坡的稳定性变化分析

某粘土斜心墙水库大坝年水位调度周期内上游坝体坝坡的稳定性变化分析发布时间：2021-03-29T09:49:44.103Z 来源：《基层建设》2020年第29期作者：邓燕萍[导读] 摘要：本课题以粘性土防渗体砂砾石坝为研究对象，根据该工程已规划的正常年水库水位调度过程线，通过GEO－SEEP、GEO－SLOPE软件对该坝体库水位年运行期内的上游坝坡的渗流稳定性变化规律进行预测分析，为水库运行管理提供重要依据。

江门市新会区金牛头水闸管理所广东江门 529000摘要：本课题以粘性土防渗体砂砾石坝为研究对象，根据该工程已规划的正常年水库水位调度过程线，通过GEO－SEEP、GEO－SLOPE软件对该坝体库水位年运行期内的上游坝坡的渗流稳定性变化规律进行预测分析，为水库运行管理提供重要依据。

关键词：粘土斜心墙坝；防渗体；渗流稳定；GEO－SEEP模块；GEO－SLOPE模块1.水库枢纽8年调度周期内坝体上游坝坡稳定性分析1.1分析原理SEEP/W用于渗流分析，是一个有限元分析软件，分析地下渗流及含水孔压力分散集中，使用SEEP/W可分析从简单的饱合稳态到复杂的不饱和时变。

在SEEP/W模块中，通过渗流有限元计算，可以分析边坡在不均匀饱和条件、非饱和条件下的孔隙水压力，也可以对边坡稳定时的瞬态孔隙水压力研究。

这里通过瞬态分析，可以得出不同时刻不同点的孔隙水压力状况。

通过对孔隙水压力随时间变化的结果分析，可以研究边坡、坝坡稳定性与时间的关系。

1.2非稳定渗流模拟计算1.2.1基本理论及计算断面水库年调度周期内的坝体瞬息变化，坝体上游坝坡的影响分析对安全管理有重大的意义，所以考虑非稳定渗流计算分析是有必要的。

GeoStudio的SEEP/W程序是针对饱和及非饱和多孔渗水材料渗流而编制的，适用于稳定状态下有边界和非边界渗流、瞬态渗流、平面或横截面二维渗流和轴对称的三维渗流，可用来研究水库年调度周期内坝体上游坝坡的稳定性影响的非稳定渗流，求解的方法是基于三角形和四边形的有限元法。

渗流分析软件

3、渗流软件中土层的含义
软件用的是非饱和理论，软件中土层一项代表“界限孔隙负压”。该值用于判断是否到了负压区，其中圆砾为-0.8，粘土为-15。
软件取用如下：
压力水头大于0
界限孔隙负压值之间~0之间小于界限孔隙负压值
交互的渗透系数
渗透系数
交互的渗透系数（交互的渗透系数- 界限孔隙负压值 ×压力水头）
理正岩土软件重点介绍
——渗流分析软件篇
介绍内容：
一、软件功能概述二、软件的主要功能三、常见问题的解答四、公司简介
一、软件功能概述
渗流
分析软件
适用于堤坝渗流、地表降雨渗透、基坑降水等分析，可分析稳定流与非稳定流，饱和土与非饱和土。浸润线（面）计算结果及孔隙水压力场可直接传递到《理正边坡软件》；显示、输出等势线、流线、浸润线、计算结果曲线、渗流量、渗流出口比降等。
谢谢！
目前软件的最新版本为：5.5版
《理正渗流分析软件》理正软件为水利工程设计计算提供全面、高效的实用手段
北京理正软件设计研究院在多年岩土工程用
软件开发中已形成行业知名品牌，其边坡稳定、挡土墙设计、滑坡防治及软土地基处理等成熟产品更得到铁路、公路、水利、土建等行业的充分认可。这些软件针对水利行业特殊需求已经进行了多次重大改进，最新改进内容将全面覆盖新建、加固、扩建、改建堤防工程设计计算，其最具特色的当属已推出的《理正渗流分析软件》—— 适用范围： ★堤坝的渗流及渗透稳定计算。
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
---不随时间变化
始端取值 6 6 6 6 ----2