非饱和多孔介质水-热-力耦合数学模型研究

发布时间：2017-05-01 10:04

  本文关键词：非饱和多孔介质水-热-力耦合数学模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：渗流场、温度场和应力场是岩土工程地质力学环境的重要组成部分,这三个场之间存在高度非线性的复杂耦合作用。本文将岩土体类多孔介质视为连续介质,综合运用水力学、热学、固体力学等基本理论,提出了多孔介质的热本构关系以及孔隙流体的热运动规律;根据动量守恒、质量守恒、能量守恒方程建立了以位移、孔隙水压力、孔隙气压力、温度和孔隙率为未知量的非饱和多孔介质多相、多场耦合数学模型方程组,在此基础上采用加权余量法和有限差分法对其分别进行空间和时域上的离散,并讨论了数值求解方法的稳定性,最终得到了非饱和多孔介质的多相、多场耦合的有限元求解模型,为进一步开展工程应用分析奠定了基础。
【作者单位】： 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室;云南省水利水电建设管理与质量安全中心;
【关键词】： 非饱和 多孔介质 多场耦合 数学模型
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973计划)课题(2014CB047004)
【分类号】：TU43;O357.3
【正文快照】： 1研究背景地下水、地应力和温度是地质环境中的主要因素,这三者之间相互联系、相互作用、相互制约,从而形成了岩土体渗流场、应力场和温度场的多场耦合效应[1]。该多场耦合问题广泛存在于水利水电工程、环境工程、石油开发、地热开发、地震预报与控制、地下工程以及核废料处置

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘亚晨;;核废料贮存围岩介质THM耦合过程的数值模拟[J];地质灾害与环境保护;2006年02期

2 张勇,薛禹群,谢春红;高温差条件下达西定律的理论推导[J];水科学进展;1999年04期

3 赖远明,吴紫汪,朱元林,朱林楠;寒区隧道温度场、渗流场和应力场耦合问题的非线性分析[J];岩土工程学报;1999年05期

4 李宁;徐彬;陈飞熊;;冻土路基温度场、变形场和应力场的耦合分析[J];中国公路学报;2006年03期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 水伟厚,高广运,韩晓雷,吕康成;寒区隧道围岩导温系数及其冻深分析[J];地下空间;2002年04期

2 张玉军;;核废物地质处置THM耦合三维有限元分析[J];地下空间与工程学报;2009年04期

3 凌宇峰;王吉云;;人工地层冻结技术在上海长江隧道工程的应用[J];地下空间与工程学报;2010年01期

4 刘国玉;;达坂山公路隧道冻土工程问题和工程防治措施[J];冰川冻土;2006年06期

5 冯广利;;我国冻土路基工程研究的过去、现在和未来[J];冰川冻土;2009年01期

6 文斌;吴青柏;刘永智;张中琼;;青藏公路沥青路面下土体温度的小波分析[J];冰川冻土;2011年04期

7 裴捷,水伟厚,韩晓雷;寒区隧道围岩温度场与防水层影响分析[J];低温建筑技术;2004年04期

8 王保民;;某寒区铁路隧道衬砌冻胀力分析[J];福建建材;2012年01期

9 王成;丁敏;李晓红;;季节性冻土隧道的温度场与应力场耦合数值分析[J];水利与建筑工程学报;2010年04期

10 刘超;李海龙;夏玉强;田野;耿晓龙;;补给区温度季节性周期波动对承压含水层温度影响的解析研究[J];工程勘察;2010年01期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 张强林;王媛;;岩体THM耦合模型控制方程建立[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集（一）[C];2007年

2 沈宇鹏;许兆义;王连俊;魏庆朝;;多年冻土区站场路基的热水力耦合分析[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛（交通运输工程学科）论文集（下册）[C];2005年

3 张强林;王媛;;岩体THM耦合分析及应用现状研究[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集（上册）[C];2006年

4 柴军瑞;;裂隙岩体水-岩-热耦合非线性动力学模型研究综述[A];全国岩土与工程学术大会论文集（上册）[C];2003年

5 周军平;鲜学福;姜永东;;岩体THM耦合的模块化算法[A];第二届废物地下处置学术研讨会论文集[C];2008年

6 邵珠山;乔汝佳;王新宇;;高地温隧道温度与热应力场的弹性理论解[A];《岩土力学》vol.34 增刊1 2013[C];2013年

7 彭浩;;反复温度-应力耦合作用下引水隧洞变形特征研究[A];贵州省岩石力学与工程学会2014年学术年会论文集[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 郑平;冻土区埋地管道周围土壤水热力耦合作用的数值模拟[D];中国石油大学;2011年

2 朱艳峰;高速铁路长大隧道热力效应研究[D];兰州交通大学;2010年

3 杨让宏;运营期青藏铁路多年冻土区斜坡路堤稳定性分析与评价研究[D];中国铁道科学研究院;2010年

4 柴军瑞;大坝及其周围地质体中渗流与应力场耦合分析[D];西安理工大学;2000年

5 贺玉龙;三场耦合作用相关试验及耦合强度量化研究[D];西南交通大学;2003年

6 陈建余;非稳定饱和—非饱和渗流场数值计算关键技术及其应用研究[D];河海大学;2003年

7 张伟;渗流场及其与应力场的耦合分析和工程应用[D];武汉大学;2004年

8 程知言;浅表隧道工程多冷源冻结温度、应力、水分场耦合研究[D];中南大学;2003年

9 毛雪松;多年冻土地区路基水热力场耦合效应研究[D];长安大学;2004年

10 周玉新;矿山边坡裂隙岩体和排土场地下水流数值模拟研究[D];河海大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 田辉;非饱和膨润土热—水—力耦合的数值模拟研究[D];北京交通大学;2011年

2 何淑梅;沿海地区地铁隧道冻结工程中土体冻胀融沉特性研究[D];兰州理工大学;2011年

3 杨永鹏;考虑切向流变的多年冻土区桩基沉降变形研究[D];兰州理工大学;2011年

4 王琰;岩体—喷层支护结构一体化冻融试验及变形破坏规律的研究[D];中国地质大学;2011年

5 王小艳;路基不均匀变形对水泥混凝土路面结构的影响研究[D];长安大学;2011年

6 李超;弧底梯形混凝土衬砌渠道冻胀力学模型及数值模拟[D];石河子大学;2010年

7 廖云;季节冻土区路基水热盐运移规律的研究[D];石河子大学;2009年

8 鄢桂龙;长大隧道热铺沥青混合料的温度时效过程研究[D];西南交通大学;2011年

9 徐峰;寒冷地区衬砌渠道基土换填深度研究[D];石河子大学;2011年

10 王韵斌;极端冰雪灾害条件下建筑地基稳定性分析[D];重庆大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱林楠;高原冻土区不同下垫面的附面层研究[J];冰川冻土;1988年01期

2 刘永智,吴青柏,张建明,盛煜;青藏高原多年冻土地区公路路基变形[J];冰川冻土;2002年01期

3 苗天德,郭力,牛永红,张长庆;正冻土中水热迁移问题的混合物理论模型[J];中国科学(D辑:地球科学);1999年S1期

4 李宁,程国栋,徐学祖,朱元林;冻土力学的研究进展与思考[J];力学进展;2001年01期

5 仵彦卿;岩体水力学基础(六)——岩体渗流场与应力场耦合的双重介质模型[J];水文地质工程地质;1998年01期

6 毛雪松,胡长顺,侯仲杰;冻土路基温度场室内足尺模型试验[J];长安大学学报(自然科学版);2004年01期

7 刘亚晨,刘泉声,吴玉山,蔡永庆;核废料贮库围岩介质不可逆过程热力学和热弹性[J];岩石力学与工程学报;2000年03期

8 李宁,程国栋,谢定义;西部大开发中的岩土力学问题[J];岩土工程学报;2001年03期

9 陈飞熊,李宁,程国栋;饱和正冻土多孔多相介质的理论构架[J];岩土工程学报;2002年02期

10 王铁行,胡长顺,王秉纲,侯仲杰;考虑多种因素的冻土路基温度场有限元方法[J];中国公路学报;2000年04期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李传亮;多孔介质的应力关系方程——答周大晨先生[J];新疆石油地质;2002年02期

2 王建省,王晓纯;多孔介质的一种流-固耦合动态边界理论[J];工程力学;2002年01期

3 李铎;宋雪琳;高志娟;代锋刚;李方红;;多孔介质中铁的吸附分配和迁移特征[J];辽宁工程技术大学学报;2007年04期

4 孟祥奎;王涛;孙曼曼;曹长青;;多孔介质内流体压降的数值模拟[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2013年03期

5 郭尚平,于大森,吴万娣;脏器渗流多孔介质的物理特征[J];力学学报;1982年01期

6 张志军,程惠尔,汤宇浩;复合多孔介质流动特性的模型分析[J];水动力学研究与进展(A辑);2000年03期

7 李亨,张锡文,何枫;论多孔介质中流体流动问题的数值模拟方法[J];石油大学学报(自然科学版);2000年05期

8 王建省;多孔介质中突变面压力分布模型[J];北方工业大学学报;2000年03期

9 张东辉,金峰,施明恒,杨浩;多孔介质渗流随机模型[J];应用科学学报;2003年01期

10 杨骁,张燕;一维流体饱和粘弹性多孔介质层的动力响应[J];力学季刊;2005年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 胥蕊娜;姜培学;赵陈儒;黄寓理;;流体在微多孔介质中的流动研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

2 韦昌富;;多孔介质力学理论及其应用[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会特邀报告[C];2007年

3 黄拳章;郑小平;姚振汉;;含液多孔介质力学问题的边界元法[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

4 郁伯铭;员美娟;;多孔介质中流体流动的分形分析[A];中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十二届学术年会论文集[C];2008年

5 刘志峰;赵刚;张有为;刘正锋;李柯;王晓宏;;固体颗粒在逾渗多孔介质中的吸附特性[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集（一）[C];2007年

6 吴金随;尹尚先;;颗粒堆积型多孔介质内孔喉模型的研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

7 黄拳章;郑小平;姚振汉;;用边界元法模拟含液多孔介质的等效力学行为[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年

8 王建省;王晓纯;;具有流固热耦合影响的可变形多孔介质动态物质面分界特征[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年

9 徐鹏;邱淑霞;郁伯铭;;非饱和均质多孔介质中的气液两相渗流特性研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

10 刘宇卿;韩战;;多孔介质球体颗粒模型传热传质数值模拟及分析[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 赵双良;对多孔介质中流体的研究[D];湖南大学;2007年

2 员美娟;多孔介质中流体的若干流动特性研究[D];华中科技大学;2008年

3 周雷;多孔介质失稳特性研究与化学—水力—力学耦合流形元分析[D];大连理工大学;2007年

4 孙灵辉;化学剂在多孔介质中传输机理研究[D];中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）;2008年

5 郑仟;分形多孔介质中气体流动与扩散的输运特性研究[D];华中科技大学;2012年

6 陈炜昀;非饱和弹性多孔介质中体波与表面波的传播特性研究[D];浙江大学;2013年

7 王世芳;嵌有类分形树状分叉网络的多孔介质中非牛顿流体渗流特性研究[D];华中科技大学;2012年

8 张挺;基于多点地质统计的多孔介质重构方法及实现[D];中国科学技术大学;2009年

9 曹海涛;多孔介质中非饱和流动问题的多尺度方法[D];苏州大学;2014年

10 刘颀;炭石墨非线性渗流规律研究及浸渍锑实验分析[D];中国矿业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 宫丽丽;颗粒型多孔介质非线性渗流特性的实验研究[D];东北大学;2009年

2 戴叶;多孔介质相对渗透率的耦合模型[D];华中科技大学;2011年

3 王江芳;非均质多孔介质的逾渗—渗流特征[D];太原理工大学;2011年

4 刘艳军;考虑毛细压差后多孔介质渗透率的分形分析[D];华中科技大学;2006年

5 张斌;分形多孔介质中幂律型流体的渗透率研究[D];华中科技大学;2006年

6 梅鹏;聚合物溶液通过多孔介质的动力学行为[D];中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）;2004年

7 陈松;不同屈服准则下的弹粘塑性多孔介质的动力学响应[D];重庆大学;2007年

8 兰万里;充满多孔介质的Rivlin-Ericksen流体中浓度扩散对对流的影响[D];北京化工大学;2007年

9 吴志红;用无网格局部彼得罗夫—伽辽金法求解非均质多孔介质中的水流问题[D];辽宁师范大学;2009年

10 涂洪亮;关于多孔介质中的一类Brinkman-Forchheimer双向扩散流方程的结构稳定性[D];华南师范大学;2007年

  本文关键词：非饱和多孔介质水-热-力耦合数学模型研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：338684