裂隙岩体不稳定温度场的复合单元算法研究

发布时间：2018-02-05 01:49

  本文关键词： 岩体 裂隙 不稳定温度场 复合单元法　出处：《岩土力学》2015年07期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：基于复合单元法,结合三维热传导-对流方程和"充填模型",提出了裂隙岩体不稳定温度场的复合单元模型。该模型前处理简便快捷,计算网格生成时无需考虑裂隙的存在,网格剖分不受限制,随后利用复合单元前处理程序,依据裂隙的位置和方位将其自动离散在单元内。对常规热传导-对流方程进行自伴随性调整,应用变分原理,推导出裂隙岩体不稳定温度场的复合单元算法,该算法可分别计算出岩块子单元和裂隙的温度值,且可真实反映裂隙中水流与相邻岩块间的热能量交换规律。将复合单元数值模型计算的不稳定温度场结果与相应的实测数据进行对比分析可知,数值计算结果与实测数据基本一致,验证了裂隙岩体不稳定温度场复合单元算法的可靠性与有效性。算例分析表明,裂隙中水流与相邻岩块间有明显的热传导和热对流作用。
[Abstract]:Based on the composite element method, combined with the three-dimensional heat conduction convection equation and the "filling model", the composite element model of unstable temperature field of fractured rock mass is proposed. The pretreatment of the model is simple and quick. The mesh generation does not need to consider the existence of cracks, the mesh generation is not restricted, and then the composite element preprocessing program is used. According to the location and azimuth of fracture, the fracture is automatically discretized in the element. The self-adjoint adjustment of the conventional heat conduction convection equation is carried out, and the complex element algorithm of unstable temperature field of fractured rock mass is derived by applying the variational principle. This algorithm can calculate the temperature values of subelement and fracture of rock block respectively. And it can truly reflect the heat energy exchange law between the water flow and adjacent rock mass in the fracture. The results of the unstable temperature field calculated by the composite element numerical model are compared with the corresponding measured data. The numerical results are in good agreement with the measured data, which verify the reliability and validity of the complex element algorithm for unstable temperature field of fractured rock mass. There is obvious heat conduction and heat convection between water flow and adjacent rock masses in fractures.
【作者单位】： 华南理工大学土木与交通学院;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(No.51209097) 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室开放研究项目(No.2013KB27) 中央高校基本科研业务费专项资金资助(No.2014ZZ0022)
【分类号】：TU45
【正文快照】： 1引言岩石裂隙不仅会影响岩体的变形与渗透特性,对岩体的温度场也会有重要的影响,裂隙中流体的流动以及流体与相邻岩块间的热交换均会引起温度场随时间和空间的改变,称为不稳定温度场。裂隙岩体不稳定温度场问题一直以来是环境工程、油藏工程、核废料贮存、增强地热系统等工程

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：1491765