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对于水平不透水地基上的二维稳定渗流问题,通过近似解析方法—积分法计算得到水头的积分方程。一个关于坐标竖向z(土石坝截面高度)的二次多项式被用来逼近水头,这个二次多项式有三个关于直坐标x(土石坝水平位置)的待定系数,可以通过地基上和自由面上的三个边界条件来确定。这种近似解法和Dupuit假定相比所得的自由面更符合实际情况,且比起二维的数值计算要简便。渗出面高度确定对于确定自由面有着至关重要的作用,P-K提出了一种解析方法,在这种解析结果的基础上利用MATLAB进行编程计算并利用Microsoft-EXCEL进行数据点拟合得到可以用于直接计算渗出面高度的多项式方程,选择合适的多项式可以很方便的求出渗出面高度。
一种精度较高的解决挡土墙后渗流问题的数值方法——谱方法被提出。谱方法尽管产生满系数矩阵的代数方程,但对于给定的展开阶数N,基本方程的阶次越高精度则越好。本文首次建立了挡土墙中瞬态的二维渗流问题。水头函数能采用chebyshev级数渐进地展开到N次。在研究域内,我们能获得不同配置点的离散方程,即在本问题中应用的拟谱方法。通过使用修正的欧拉有限差分方程,能方便的求出常微分方程的时程积分。算例表明,谱方法的结果与解析解非常接近。