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我国水情的基本现状是人多水少、时空分布不均。南水北调工程作为我国优化水资源时空配置的重大举措,自2014年正式通水以来,全线整体运行平稳,不仅保障了沿线城市居民生活用水,还让受水地区生态环境得到明显改善,产生了巨大的社会、经济、生态效益。随着南水北调中线工程进入漫长的运行期,在渠道工程的深挖方渠段,局部出现衬砌板隆起、开裂等现象,长期以往,对南水北调中线工程渠道的输水安全产生较大影响。基于此,本文拟采用渗流-应力-损伤耦合(Seepage-Stress-Damage,SSD)求解方法,将渠道“衬砌-地基”视为整体的耦联体系结构,把衬砌混凝土的损伤与地基的渗流破坏作用紧密联系起来,研究降雨入渗作用下的流固耦合作用,引入长期效应,进而对衬砌结构进行数值仿真分析,从而为更加准确地研究渠道工程的长期性能演变规律提供支撑。本论文主要对南水北调中线深挖方典型渠段进行渗流-应力-损伤耦合分析,研究其长期性能演变规律。主要内容如下:(1)对渠道渗流-应力-损伤耦合理论及其方程进行描述,阐述了渠道渗流计算基本原理及在ABAQUS中的数值仿真实现方法,为渠道长期性能数值仿真计算提供理论基础和技术支撑。(2)采用ABAQUS有限元计算软件中的流-固耦合模型,加之降雨入渗过程相结合,对渗流边界进行二次开发。通过渠道工程算例,对降雨条件下渠道的流固耦合作用进行了数值模拟,给出了渠道渗流场和应力场变化。(3)基于混凝土材料的非局部化理论和连续损伤力学理论,引入梯度塑性理论,进行损伤本构的程序开发,建立混凝土非线性动态损伤特性的塑性损伤耦合本构模型,并将其应用于渗流-应力耦合(Seepage-Stress Coupling)模型的数值仿真计算中,研究渠道长期沉降和渗流场变化。(4)基于混凝土塑性损伤模型与透水衬砌理论,提出了渠道衬砌渗流-应力-损伤耦合算法。基于ABAQUS有限元软件平台进行二次开发,调用实用程序GETVRM获取材料损伤,并利用子程序USDFLD实现了材料渗透系数随损伤的动态更新,完成南水北调中线渠道工程长期运行工况下衬砌损伤破坏的耦合分析过程,研究衬砌应力的演化特征,为渠道工程衬砌设计问题提供一定参考。