承压含水层井水位对循环荷载响应的水动力过程研究
发布时间：2023-03-11 14:48
循环荷载作用下含水层水动力过程的物理机制解释是当前地震地下流体研究和岩土工程稳定性研究的热点问题之一,其核心问题在于含水层孔压积累和消散的定量计算模型的完善和影响因素的分析。然而由于缺少场地条件下含水层内部观测数据,含水层孔压变化很难直接观测。封闭良好的承压水井能灵敏地反映含水层内应力应变状态的变化,因此利用承压井水位波动反映含水层孔压积累和消散过程具有理论价值和实际意义。这一研究工作既能一定程度上解释地震波引起井水位变化的物理机制,又能为岩土工程稳定性研究提供理论参考。本文以承压井水位对地震波响应现象为研究背景,系统分析了承压井水位对循环荷载响应的水动力过程,结合Biot固结理论、流体力学理论和渗流动力学理论,建立了反映承压含水层井水位对循环荷载响应的含水介质应力应变-渗流-井流耦合的水动力过程理论模型。该模型体现了含水介质动应力与地下水渗流动力过程的耦合过程以及地下水渗流与井流耦合过程,以场地震例和室内振动台实验为背景,对水动力过程进行了系统研究。论文取得成果如下:(1)以承压井水位对地震波响应为背景,提出了含水层孔压及承压井水位对地震动应力响应概念体系。通过全面分析承压井水位对循...
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究现状
1.2.1 循环荷载的概念
1.2.2 井水位对地震波响应
1.2.3 循环荷载实验研究
1.2.4 地下水动力过程研究
1.3 研究现状评述
1.4 论文研究基本思路
1.4.1 研究目标与内容
1.4.2 研究方法及技术路线
1.4.3 创新点
第二章 水动力过程耦合理论
2.1 基于流体力学理论的水动力方程
2.1.1 基本流态
2.1.2 连续性方程
2.1.3 能量方程
2.1.4 动量方程
2.2 基于水均衡理论的水动力过程耦合理论
2.2.1 基本物理假设
2.2.2 状态方程
2.2.3 达西公式
2.2.4 连续性方程
2.2.5 渗流基本方程
2.3 BIOT固结耦合理论
2.3.1 基本物理假设
2.3.2 应力平衡方程
2.3.3 本构方程
2.3.4 几何方程
2.3.5 固结微分方程
2.3.6 连续性方程
2.4 循环荷载-渗流-井流水动力过程耦合理论框架
2.5 本章小结
第三章 循环荷载下孔压动态响应规律研究
3.1 引言
3.2 问题提出与基本假设
3.3 循环荷载下含水层孔压响应基本方程
3.3.1 介质变形和超静水孔压变化机理探讨
3.3.2 基本方程具体描述
3.4 两种模型的探讨
3.4.1 循环荷载下承压含水层水动力条件讨论
3.4.2 无渗流条件下含水层无渗流时孔压响应模型
3.4.3 渗流条件下含水层孔压响应解析解
3.5 拓展模型的意义
3.6 本章小结
第四章 循环荷载下承压井水位响应规律研究
4.1 引言
4.2 问题描述与基本假设
4.3 井流模型具体描述
4.3.1 井流连续性方程
4.3.2 井流动量方程
4.4 井流-渗流耦合模型
4.4.1 井-含水层系统物理模型与基本假设
4.4.2 耦合模型
4.4.3 结果分析
4.5 本章小结
第五章 承压井水位同震响应实例分析与验证
5.1 引言
5.2 研究区井-含水层系统背景概况
5.3 井水位同震响应特征
5.3.1 地震目录
5.3.2 同震水位变化特征
5.3.3 井水位响应与地震波的关系
5.3.4 含水层渗透参数变化
5.4 理论计算
5.4.1 井水位响应频率-振幅谱
5.4.2 概念模型与参数获取
5.4.3 理论与实测放大因子对比
5.5 本章小结
第六章 承压井水位对循环荷载响应实验分析与验证
6.1 引言
6.2 实验设计基本思路
6.3 实验装置及工况设计
6.3.1 实验装置及传感器布置
6.3.2 实验工况
6.4 实验结果分析
6.4.1 加速度响应特征
6.4.2 孔隙水压力响应特征
6.4.3 井水位响应特征
6.5 水动力过程
6.6 数据验证
6.7 本章小结
第七章 循环荷载下水动力过程影响因素分析
7.1 引言
7.2 振动特征
7.3 介质弹性参数
7.4 渗流参数
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 主要结论
8.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
攻读博士期间发表的文章
攻读博士期间参与的科研项目
本文编号：3759718
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究现状
1.2.1 循环荷载的概念
1.2.2 井水位对地震波响应
1.2.3 循环荷载实验研究
1.2.4 地下水动力过程研究
1.3 研究现状评述
1.4 论文研究基本思路
1.4.1 研究目标与内容
1.4.2 研究方法及技术路线
1.4.3 创新点
第二章 水动力过程耦合理论
2.1 基于流体力学理论的水动力方程
2.1.1 基本流态
2.1.2 连续性方程
2.1.3 能量方程
2.1.4 动量方程
2.2 基于水均衡理论的水动力过程耦合理论
2.2.1 基本物理假设
2.2.2 状态方程
2.2.3 达西公式
2.2.4 连续性方程
2.2.5 渗流基本方程
2.3 BIOT固结耦合理论
2.3.1 基本物理假设
2.3.2 应力平衡方程
2.3.3 本构方程
2.3.4 几何方程
2.3.5 固结微分方程
2.3.6 连续性方程
2.4 循环荷载-渗流-井流水动力过程耦合理论框架
2.5 本章小结
第三章 循环荷载下孔压动态响应规律研究
3.1 引言
3.2 问题提出与基本假设
3.3 循环荷载下含水层孔压响应基本方程
3.3.1 介质变形和超静水孔压变化机理探讨
3.3.2 基本方程具体描述
3.4 两种模型的探讨
3.4.1 循环荷载下承压含水层水动力条件讨论
3.4.2 无渗流条件下含水层无渗流时孔压响应模型
3.4.3 渗流条件下含水层孔压响应解析解
3.5 拓展模型的意义
3.6 本章小结
第四章 循环荷载下承压井水位响应规律研究
4.1 引言
4.2 问题描述与基本假设
4.3 井流模型具体描述
4.3.1 井流连续性方程
4.3.2 井流动量方程
4.4 井流-渗流耦合模型
4.4.1 井-含水层系统物理模型与基本假设
4.4.2 耦合模型
4.4.3 结果分析
4.5 本章小结
第五章 承压井水位同震响应实例分析与验证
5.1 引言
5.2 研究区井-含水层系统背景概况
5.3 井水位同震响应特征
5.3.1 地震目录
5.3.2 同震水位变化特征
5.3.3 井水位响应与地震波的关系
5.3.4 含水层渗透参数变化
5.4 理论计算
5.4.1 井水位响应频率-振幅谱
5.4.2 概念模型与参数获取
5.4.3 理论与实测放大因子对比
5.5 本章小结
第六章 承压井水位对循环荷载响应实验分析与验证
6.1 引言
6.2 实验设计基本思路
6.3 实验装置及工况设计
6.3.1 实验装置及传感器布置
6.3.2 实验工况
6.4 实验结果分析
6.4.1 加速度响应特征
6.4.2 孔隙水压力响应特征
6.4.3 井水位响应特征
6.5 水动力过程
6.6 数据验证
6.7 本章小结
第七章 循环荷载下水动力过程影响因素分析
7.1 引言
7.2 振动特征
7.3 介质弹性参数
7.4 渗流参数
7.5 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 主要结论
8.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
攻读博士期间发表的文章
攻读博士期间参与的科研项目
本文编号：3759718
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