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FracSeep-3D 三维裂隙网络渗流分析软件
产品版本: V1.0
适用平台: Windows
产品介绍典型案例参考文献

软件简介

FracSeep-3D主要用于模拟分析三维裂隙岩体无压/有压,稳定/非稳定渗流的流场演化过程,预测岩体三维裂隙网络内的自由面位置、地下水流动方向和流量分布情况。FracSeep-3D软件模块包括前处理模块、分析计算模块和后处理模块。用户可根据需要自动生成规则或随机裂隙网络模型,无需进行有限元网格剖分;计算模块参数设定简单,收敛速度快且精度高;后处理模块可将计算结果以等值线、等势线、流量分布显示,也可将计算结果以图表和曲线形式显示和输出。

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软件功能及特色

1、基于变分不等式方程求解,克服了溢出点地奇异性,有效地解决了溢出点的定位问题。

2、能够模拟有自由面的裂隙岩体稳定/非稳定渗流,预测坡体内部自由面随库水位变化的演化过程,能够很好地描述三维裂隙网络渗流的非均质性、各向异性、优势流效应。

3、具有排水措施的模拟功能,能够计算上、下游边界以及排水孔、洞等排水系统的溢出流量,为工程裂隙岩体防渗排水系统确定优化布置方案。

4、可将连续介质等效成虚拟裂隙网络,进行稳定/非稳定,饱和/非饱和渗流计算分析。


案例1: 有自由面的稳定渗流

    图1.1给出了含有4组裂隙的三维裂隙网络模型,上下游水位分别为100m、50m。采用FracSeep-3D进行稳定渗流分析,图1.2给出了压力水头分布,图1.3给出了上、下游边界裂隙内的流量分布。

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图1.1  三维裂隙网络模型

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图1.2  等压力水头分布


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图1.3  上、下游边界的流量分布(unit:m3/s)


案例2: 有自由面的非稳定渗流

    如图2.1所示,某水电站库区的矩形岩质边坡,坡体内部发育四组随机裂隙。底部边界和前、后侧边界均取为隔水边界;上、下游边界在水位以下部分设定为定水头边界,水位以上部分及顶部边界则设定为潜在溢出边界。采用FracSeep-3D对库区水位骤升工况进行非稳定渗流计算分析,上、下游水位在初始时刻为50m,然后上游水位骤升至100m。如图2所示,时上、下游水位的水头差为零,此时计算模型完全处于静水状态。随着上游边界水位突然上升,时靠近上游区域水压力剧增,自由面位置快速升高,如图2.2b所示。而后自由面位置随着时间从湿区向干区逐步推移,靠近下游区域的水压力也逐渐升高,如图2.2c-d所示。当达到时刻,整个模型水压力分布已经趋于稳定,如图2.2e所示。

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图2.1  复杂三维裂隙网络边坡模型


image.png        image.png

(a)t = 0h                                                     (b)t = 1h


image.png       image.png

(c)t = 4h                                                     (d)t = 8h


image.png                                                               

(e)t = 16h                                                                  

图2.2  等压力水头分布




1.  Jiang QH, Yao C, Ye ZY, Zhou CB. Seepage flow with free surface in fracture networks. Water Resources Research, 2013, 49(1):176-186.

2.  Yao C, Jiang QH, Wei W, Zhou CB. The variational inequality formulation for unconfined seepage through three-dimensional dense fracture networks. Sci China Tech Sci, 2013, 56(5): 1241-1247.

3.  Xiong F, Jiang Q, Xu C, Zhang X, Zhang Q. Influences of connectivity and conductivity on nonlinear flow behaviours through three dimension discrete fracture networks. Computers and Geotechnics, 2019, 107: 128-141. 


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