考虑渗流-应力耦合作用的基坑变形研究

为了研究深基坑工程以变形控制为主的设计方式,基于Biot理论,结合南京珠江路地铁站基坑工程实例,采用非稳定渗流-应力耦合的方法对基坑降水开挖过程中的变形问题进行分析,计算出坑底开挖面的隆起量和桩后地表沉降,得到深基坑开挖及降水过程中的变形规律。经比较,计算结果与实测值基本一致。     

非饱和土渗流变形耦合的数值分析

基于一维非饱和土的渗流-变形控制方程,采用Flex PDE（Partial differential equation）软件对该耦合方程组进行求解分析。该方法突破了解析法对非饱和土导水系数函数的特殊限定,适用于任意的土-水特征曲线表达式;还可考虑到饱和时的渗透系数以及孔隙率是变量。与解析解相比,该数值解表现较高的精度,具有解决非饱和土耦合问题的可行性。计算分析表明,非饱和土渗流-变形耦合作用对暂态孔隙水压力分布产生重要的影响,在降雨入渗过程中需考虑土体渗流-变形耦合的影响。降雨初期,位移随着时间明显增大,地表出现下沉,考虑耦合效应的孔隙水压力慢于非耦合情况,原因是H值为正的。随着降雨持续时间的增大,地表下沉的速度减缓,到最后变形开始稳定。位移的变化快慢与孔隙水压力变化规律相同。地表沉降量还与初始孔隙水压力分布以及H值密切相关。饱和时的渗透系数以及孔隙率对非饱和土降雨入渗以及稳态流的分布产生影响,但对其地表变形产生的影响微弱。     

南宁膨胀土考虑固结与蠕变耦合的变形特性研究

针对广西南宁膨胀土进行固结与蠕变耦合试验研究,探讨了非饱和膨胀土固结与蠕变变形特性,并且得到了对数形式的考虑固结与蠕变耦合的方程,拟合曲线与实测曲线较为吻合.考虑固结效应的蠕变方程比用流变模型得到的蠕变方程更符合膨胀土的实际情况,研究成果为分析膨胀土提供了新的理论方法.     

考虑降雨入渗的某矿区滑坡数值模拟分析

矿区坡体土质粘粒较少,在二次翻采、随意堆弃工况下,极易造成滑坡区土质疏松、加大土体的孔隙率。根据矿区滑坡坡体的工程地质及工况特点,考虑土体内应力场与渗流场之间的流—固耦合作用,采用有限元法,对比分析了某矿区滑坡体的边坡在降雨前、后的边坡安全系数.数值分析表明,考虑降雨入渗的情况下边坡安全系数明显下降.     

库水位波动与降雨作用下的滑坡流固耦合分析

库区水位周期性涨落将改变两岸土体地质条件,在联合降雨组合作用下,容易诱发滑体变形,极大程度地影响了滑坡的稳定性。以三峡库区卢家沱滑坡为例,针对滑体剖面二维模型,采用Geo-Studio软件模拟了不同库水位与降雨组合的滑坡稳定性分布情况;同时根据有限元软件Abaqus建立三维模型进行流固耦合作用分析。结果表明:在水库水位下降及降雨条件联合作用下,遭遇最不利工况时,滑坡将加剧变形,整体位移加大,存在局部失稳的可能,但由于滑坡前缘土体为中-强透水,利于地下水渗出,滑坡整体位移变化较小,未观察到塑性贯通区,可以确定卢家沱滑坡在不同工况条件下仍处于基本稳定状态。     

尾矿坝渗流场与应力场耦合作用的数值分析

在分析岩土介质渗流场与应力场耦合的用机理的基础上,建立二者耦合模型。以此为基础,针对具体的尾矿坝,进行渗流场与应力场相互耦合的数值模拟。模拟计算了单独考虑渗流场,单独考虑应力场以及两场耦合情况,并将三种情况进行了对比分析。结果表明:在耦合场中渗流量比单独计算时小;耦合场中沉降量比单独计算时大,且最大沉降量发生区域大致相同;耦合场中各向应力总量最大值比非耦合场中大,局部出现应力集中现象;耦合场中应力等值线分布规律与非耦合场基本一致。     

土石坝渗流的流固耦合方法计算分析

采用有限元流固耦合方法对土石坝的非饱和渗流问题进行计算和分析,设定有限元模型的合理边界条件,计算了均质土石坝和非均质黏土心墙坝的渗流参数,得到了土石坝的渗透流量,绘制了孔隙水压力等值线图和浸润线。从计算结果可知,该方法对于黏土心墙坝适用性良好,计算结果准确。     

煤储层流固耦合渗流的数学模型

在煤层气的开采过程中, 煤体的变形与其中流体的流动是相互耦合作用的, 并且煤层气—水两相渗流是普遍现象． 因此对煤层气 水两相流固耦合渗流规律进行研究具有重要的意义． 本文假设煤体变形为弹塑性小变形, 根据弹塑性理论建立其变形方程． 根据达西定律, 给出煤层气 水两相渗流方程, 耦合关系式用实验方法给出． 本文所建立的流固耦合数学模型为进行煤层气开采的计算机模拟打下了理论基础．     

考虑损伤和流变的软土路基变形分析

提出了一种考虑软土损伤和流变性质的粘弹-粘塑性损伤模型。结合堆栽预压加固软基实例，分别采用殷宗泽双屈服面模型、粘弹-粘塑性和粘弹-粘塑性损伤模型进行有限元分析。结果表明，用粘弹-粘塑性损伤模型计算的结果与实测值比较接近，说明在工程分析中同时考虑软土流变和损伤是必要的。     

裂隙岩体中径向位移的双场耦合蠕变分析

在富含裂隙的岩体中,隧道开挖引起应力场和渗透场的变化而产生卸荷变形是非常复杂的力学过程。运用粘弹性断裂、蠕变理论,建立在裂隙岩体中隧道开挖的双场耦合蠕变模型,结合Laplace转换推导出围岩的径向位移函数表达式,说明应力卸荷、渗流力的作用以及节理裂隙分布对径向位移的影响。模型计算结果表明,径向最大位移变化量并不在主应力最大方向,也不在隧道顶端,而是受地应力分布、渗透水压和节理分布等综合作用有所偏移。     

基于流固耦合模型的隧道施工数值分析

地铁隧道施工将不可避免地扰动岩土体,破坏原有地下水渗流场与应力场的平衡状态,从而引起地表沉降和变形,影响地面建筑物的安全和地下管线的正常使用,这些问题都涉及地下水的问题.从地下水与岩土体耦合共同作用角度来分析和研究隧道施工引起的地面沉降问题,运用FLAC3D有限差分程序进行数值模拟,并把数值模拟的结果与工程实测曲线进行比较.     

油藏中渗流与水平井筒内流动的耦合数学模型

通过引入势的理论研究了油气两相稳定渗流问题.在描述无界地层三维稳态势基础上,结合水平井上射孔孔眼在无界地层中产生的势分布,建立了把油层中的渗流与水平井筒内的流动耦合的数学模型,该模型可以同时描述油藏-水平井筒内油、气两相流和原油单相流时的情况,给出了求解的方法.并且结合实例研究了水平井水平段的流量分布和压力分布.结果表明：水平井水平段的流量分布成明显的＂凹＂型曲线,其压力分布变化较为平缓.该模型为水平井的产能预测及水平井长度的优化等提供了理论依据.     

考虑渗流-应力耦合基坑开挖降水数值分析

运用GTS（Geotechnical and Tunnel analysis System）软件对基坑开挖降水过程进行了详细数值模拟,对比分析了基坑开挖时,考虑降水引起的地下水渗流作用和不考虑渗流作用下的基坑周围土体位移、支护结构位移以及内力,同时分析了止水帷幕、渗透系数及降水深度对基坑力学性能的影响.分析结果表明：渗流对基坑工程影响不容忽视,深基坑稳定性分析应当充分考虑地下水渗流的作用;设置止水帷幕可以有效地减小基坑周围土体的变形,渗透系数与降水深度的加大均会使地表沉降值增大.     

变形介质气藏渗流理论研究的发展及研究意义

变形介质气藏的开采过程是流固藕合渗流过程。常规气藏渗流理论由于没有考虑气藏开采过程中岩石骨架的变形，因此不能准确分析气藏中流体的运动状态。变形介质气藏渗流力学理论正为了解决这一问题而发展形成的。早期主要以研究储层岩石的孔隙度、渗透率与压力之间的关系为主要目的，引入有效应力概念后，建立了线弹性变形下的渗流模型，后又发展到考虑非线弹性变形和塑性变形下流固耦合渗流力学模型，到目前为止，已开始综合考虑渗流、应力和温度场三者之间的关系，并建立了相关的耦合模型。我国变形介质渗流力学理论的研究起步较晚，是在国外理论研究的基础上发展起来的，20世纪90年代以来，随着油气田开发理论的发展，许多国内学者开始对变形介质渗流力学理论进行了深入的研究，并取得了一些研究成果，对我国现阶段主要气藏的开发具有重要的指导作用。     

渗透劈裂试验的应力及强度分析

本文利用弹性理论的方法,对厚壁筒式土样在渗透力作用下的应力分布规律进行了计算。对在轴向力作用下试样渗透劈裂的状态进行了分析。提出了土体抵抗渗透劈裂强度的近似计算公式。     

降雨条件下堆积层滑坡变形特征及形成机理研究

以陕西省岚皋县广泛发育的堆积层滑坡为研究对象,借助土工试验、物理模拟和数值模拟手段,揭示了降雨条件下滑坡的变形和渗透规律,研究了降雨诱发堆积层滑坡的变形破坏特征及形成机理。物理模型试验表明:堆积层斜坡内渗流速率与时间呈幂函数关系,关系式为y=6.658 83x-0.900 34;在降雨和地下水位变动下,堆积层滑坡主要表现为牵引式,其发展过程可概括为:裂缝的产生→裂缝的扩展→裂缝的贯通→次级滑动→整体滑动五个阶段;堆积层滑坡的二元结构是该滑坡形成的决定性因素,降雨入渗导致地下水在基岩面附近富集是该滑坡发生的重要诱发因素。数值模拟结果表明:随着地下水作用时间的持续,坡体稳定性逐渐降低,剪应变逐渐增大,斜坡变形逐渐增加。     

高拱坝气幕隔震及其非线性效应的数值仿真

为了研究气幕非线性对高拱坝气幕隔震效果的影响,基于高拱坝气幕隔震控制的气-液-固3相耦合数值模型,在该模型中引入了气幕的材料非线性,完成了锦屏一级高拱坝在汶川地震波作用下的气幕隔震效果研究,并与不考虑气幕非线性的计算结果进行了对比.结果表明:气幕可以显著降低拱坝上游坝面的动水压力.气幕厚度为1 m时,正常蓄水位及死水位工况,上游坝面最大动水压力分别降低70.2％和75.3％.气幕使拉应力的量值普遍降低,应力分布得到改善,拱坝的整体抗震性能得到显著提高.气幕非线性所导致的动水压力误差小于10％,因此,当动水压力在总水压力中所占比例较小时,可忽略气幕单元的材料非线性.