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产品版本: GeoStudio V2020
适用平台:Windows

SEEP/W + 3D(地下水渗流分析软件)

 

 

  SEEP/W 是一款岩土体渗流分析软件,可以分析从简单的饱和问题到复杂的非饱和问题,稳态渗流和瞬态渗流。软件可以定义渗透各项异性,通过瞬态分析,可以得出不同时刻不同点的孔隙水压力分布状况,其结果可以被用于SLOPE/W研究边坡、路堤稳定性随时间变化的关系。

 

  在污染物运移问题中,地下水渗流速度是关键因素之一,通过SEEP/W软件计算出地下水渗流速度,应用于CTRAN/W软件分析污染物的扩散、转移。

 

  SEEP/W 软件被广泛应用于岩土工程、水利水电、市政、土木、环境、采矿工程等领域渗流问题的分析和设计,是全球市场上主流的渗流分析软件。

 

  另外需要注意的是,在2019年将SEEP3D添加到GeoStudio软件当中,这将使GeoStudio软件能够分析多孔介质中的3D地下水的渗流,SEEP3D提供了快速创建3D几何体、给3D对象赋值(材质和边界条件)、生成有限元网格以及求解和展示3D结果等功能。

 

 

 

11 SEEP/W典型应用:

Ø 坝体、堤防各种运行工况渗流分析

Ø 边坡稳态渗流分析,降雨或水位变化引起的边坡瞬态渗流分析

Ø 水库抽水后水位降低引起的超孔隙水压力消散

Ø 储水结构,如泻湖和废料池下的地下水位的抬升

Ø 地下排水沟和注水井的影响

Ø 蓄水层被抽水而引起的水位降低

Ø 流入基坑中的渗流量等

1.2SEEP/W软件的特点:

  • 分析问题类型包括稳态的限定和非限定渗流、瞬态渗流、平面渗流和二维轴对称分析。
  • 边界条件类型包括:总水头、压力水头、节点流量和单位流量,均可指定为常数或者随时间变化的函数、还可以定义库容曲线边界,以及溢出边界。
  • 简单方便的定义渗流分析参数,软件内置的估计方法可以用土体类型或粒径数据来估计土水特征曲线和渗透系数函数。
  • 瞬态分析可采用自适应时间步长,从而保证瞬态分析中在边界条件突变时的时间步长为最佳的时间步长。
  • 多种方式查看和整理计算结果:云图、等值线、矢量图、单宽截面流量、动画、图表等等。

 

 

1.3SEEP/W与其它模块的耦合应用:

1)SIGMA/W或QUAKE/W计算的超孔隙水压力消散分析:

由于静载或地震引起的动力响应而产生的超孔隙水压力可以被导入SEEP/W软件中,进行超孔隙水压力消散分析。

 

 

2)将SEEP/W计算的孔隙水压力用于SLOPE/W中:

在SLOPE/W中使用有限元法计算孔隙水压力,可以分析不规则的非饱和孔压分布工况,或进行瞬态的边坡稳定性分析,如用户可以对因孔隙水压力随时间变化而影响稳定性进行分析。

 

2、SEEP3D

2.1、SEEP3D主要特点:

 

2D-3D无缝集成

项目文件可以包含2D和3D分析,从而可以允许通过2D分析轻松生成3D几何模型。2D分析中的材料和边界条件将会自动应用于3D模型中

 

与SLOPE/W集成分析

SEEP3D与SLOPE / W的集成,可以使用3D孔隙水压力结果来分析2D截面的稳定性。由SEEP3D模型生成的2D截面用于SLOPE / W分析,并且2D和3D模型都在同一个GeoStudio

 

 

 

材料与边界SEEP3D

 

支持与SEEP / W相同的全面边界条件和材料设置功能。此外,材料和边界条件直接应用于几何对象,使3D数值分析快速直观。

 

结果展示

SEEP3D以SEEP / W为基础,以强大的图形功能为核心,使用几何对象或线段在任何位置轻松创建图表。只需单击鼠标即可从GeoStudio显示或提取数据

 

2.2、SEEP3D扩展应用:

Ø 3D地下水渗流系统

Ø 3D大坝与河堤

Ø 基坑排水应用

Ø 天然滑坡(2D截面)

2.3、SEEP3D功能一览:

ü 全面的饱与不饱和方程

ü 精确的发散和收敛计算方法

ü 材料性质的函数估计

ü 完整的边界条件范围(所有分析类型)

ü 稳态或瞬态渗流方程

ü 便捷的初始条件设定

ü 1D,2D,3D,轴对称和平面视图分析选项

ü 基于几何体的特征创建模型,可显著节省时间

ü 可自动生成网格

ü 并行求解器可轻松解决简单的1D到复杂的3D分析

ü 与BUILD3D集成可解决复杂的3D几何形状

ü 强大的结果可视化功能

 

 

 

坝体、堤防各种运行工况渗流分析

边坡稳态渗流分析,降雨或水位变化引起的边坡瞬态渗流分析

水库抽水后水位降低引起的超孔隙水压力消散

储水结构,如泻湖和废料池下的地下水位的抬升

地下排水沟和注水井的影响

蓄水层被抽水而引起的水位降低

流入基坑中的渗流量等

1、某坝体截流幕墙及渗透各向异性模拟

如下图所示,设置截流幕墙的坝体,其y向与x向渗透系数比值分别为0.1和10时流线与等势线云图。

 

 

 

 

2、渗透系数各向异性的另一种模拟方法

实际的土层情况往往是复杂的,渗透系数可能并非处处各向异性,尤其是当正交方向的渗透系数比值比较大时(例如10倍、100倍),就会得到不真实的计算结果,此时如果换种分析思路,假定渗透系数各向异性只是局部发生,如下图示,我们定义一系列线条,将接触面材料赋给线在线的切线方向具有较大的渗透性,就可以得到相当好的计算结果出来。

 

 

 

3、典型心墙坝渗流分析

利用SEEP/W分析典型心墙的坝体渗流场,得出如下结果:

 

 

 

 

4、某水坝水位骤降稳定性分析

利用SLOPE/W和SEEP/W两个模块进行分析,计算坝水位骤降最小安全系数随时间的变化。

 

  

 

 

5、地表渗流模拟

当气候条件在短期内突然剧烈变化的时候我们需要地表及时响应这一变化,例如在高温天气干燥的地表突然遭遇暴雨,在短时间内地表由干燥变得饱和,要想在数值模拟中处理这种快速剧烈的变化,地表网格必须非常好的离散化才可以,SEEP/W允许用户在已经存在的几何边界上创建“面层”,能够完美的解决这一问题。单位流量边界可以应用于面层,在面层,SEEP/W可以记录渗流、浸润面和径流量,以及低地势处积水的深度。

 

 

 

6、某典型坝体渗流分析

本工程坝前脚设粘土截槽,铺盖为黄土状壤土属性裂隙发育、坝面坡设土工膜,工程运行发现坝前塌坑,坝后测压管承受高水压而被压扁。通过数值模拟,发现黄土状壤土层具有典型非饱和土特性随压力水头的增大渗透性增强,竖向落水明显,造成了坝体土细颗粒流失;上下土层间渗透相差悬殊形成负压。同时对加固措施进行数值分析,达到了工程设计效果。

 

 

 

7、流量边界的稳定渗流分析

关于存在上层滞水的渗流分析,我们知道类似该案例的孔隙水压力分布在SLOPE/W模块是无法定义的,因为SLOPE/W不允许出现Z形的水位线,但可以通过SEEP/W分析获得孔隙水压力分布。在此基础上进行边坡稳定性分析,计算结果更加准确。