目前,全国已经建成各类水库十余万座,其中绝大部分是土石坝。但是由于勘测设计不周、施工不良、管理运行不当等原因,有不少堤段和水库还存在着不同程度的隐患,不仅影响了工程效益的充分发挥,甚至还造成了跨坝决堤事故,给国家和人民的生命财产带来了巨大损失。 本文以花凉亭土石坝为研究对象,运用ANSYS有限元软件的相关功能系统地对该坝进行了渗流场、应力场及其耦合场的数值分析。首先,利用ANSYS有限元软件的目标优化功能,反演出大坝主要分区真实的渗透系数。然后,根据此渗透系数采用数值模拟方法,利用ANSYS有限元软件的APDL语言和生死单元技术分析了渗流场,求得计算断面的渗流水头、渗流量、渗透坡降,并对计算结果进行了对比分析。此外,在土坝的应力分析中,对ANSYS软件进行了二次开发,编制了邓肯张宏命令流用于应力分析中,解决了其软件本身无法采用邓肯模型进行结构分析的难题。同时,考虑了中主应力的影响对模型作了修正,对计算结果作了相应比较。最后,通过渗流场与应力场的相互迭代,对比迭代前后应力和位移的变化,进行了渗流场和应力场的耦合分析。 本文重点解决了土坝研究的三大问题:参数反演问题、渗流场分析问题以及渗流场和应力场的耦合问题。编制的相应的APDL命令流对其他土石坝的数值分析具有一定的通用性。也为其他坝体的研究分析提供了一条新方法。