孔隙液体的可压缩性对非饱和孔隙介质弹塑性分析的影响   总被引：2，自引：0，他引：2  

杨松岩 《岩土力学》1998,19(3):20-26

首先在多相孔隙介质的混合物理论框架内探讨了如何利用固-液两相孔隙介质模型描述介质的非饱和问题。其次,讨论了一个实用的描述孔隙液体可压缩性的方法,并建立了小变形条件下固-液两相孔隙介质的弹塑性本构方程。最后,采用俞茂宏统一强度理论,针对一个具体的结构例子,分析了孔隙液体的可压缩性对结构弹塑性分析的影响。  相似文献   

膨胀土边坡非饱和渗流及渐进性破坏耦合分析          下载免费PDF全文

陈亮胜  韦秉旭  廖欢  张寒冰 《水文地质工程地质》2020,47(4):132-140

膨胀土边坡受降雨影响产生膨胀变形,是典型的非饱和土多场耦合问题。为探究降雨入渗对其渐进性破坏的失稳过程,基于饱和-非饱和渗流理论、膨胀土弹塑性本构关系和应变软化理论,利用应变软化模型、FLAC3D二次开发平台和内置FISH语言,提出了一种综合考虑非饱和渗流、膨胀变形和应变软化的多场耦合数值分析法。结合工程实例,通过该方法探讨了降雨入渗条件下膨胀土边坡非饱和渗流、位移响应及渐进性破坏的变化规律。结果表明:膨胀变形和应变软化受控于非饱和渗流的时空分布,对边坡位移响应过程影响显著,也易导致饱和-非饱和分界带形成剪应力集中区。膨胀土边坡渐进性破坏由局部破坏转变为整体性失稳,其塑性破坏区首先随悬挂型暂态饱和区的变化向坡内扩展,雨后逐渐形成第二条由坡脚向坡顶扩展的滑动带,呈现出多重滑动性和后退牵引式的破坏特征。  相似文献   

空间链接器式多维通用饱和-非饱和流模型研究          下载免费PDF全文

杨海  姜月华  周权平  杨辉  刘林 《水文地质工程地质》2020,47(5):31-42

多维饱和-非饱和流方程离散后生成的系数矩阵中常存在零系数,这将影响求解过程中的存储空间和计算效率。合理的系数矩阵优化方法既能保证模拟精度,又能提高模型在大规模网格单元中的计算效率及通用性。文章在多维饱和-非饱和流有限差分法基础上,预先记录不同方向上有效单元间的连接关系,避免了零系数的计算和存储,并结合矩阵标识法建立了空间链接器式多维通用饱和-非饱和流模型。通过模拟地下水位起涨、渗流面排水等四个经典案例及田间三场长历时小雨入渗过程,验证了该模型的模拟精度及计算效率。对比结果表明:该模型在多维度、不同边界条件（包括天然降雨、渗流面等）下的模拟精度与Hydrus、VSF等成熟软件相当,计算效率略低于Hydrus软件。田间模拟结果表明:VG模型中的参数n敏感性最强,需优先率定;因模型中尚未考虑大孔隙流影响,各层土壤水分响应时间滞后于实测过程;三场降雨计算时段末期,超过80%的入渗水量仍滞蓄在表层40 cm的土壤中,仅有约4%~12%的水量已转化为潜水。本文模型有望成为传统多维饱和-非饱和流模型的重要补充。  相似文献   

非饱和土中剪切S波的传播特性分析          下载免费PDF全文

柳鸿博  周凤玺 《地震工程学报》2020,42(4):960-966

基于对非饱和多孔介质的研究成果,考虑孔隙中的液相和气相的相互影响,研究非饱和土地基中剪切S波的传播特性。通过非饱和土中固相、液相和气相的质量平衡方程、动量平衡方程和非饱和土有效应力原理,建立问题的弹性波动方程,经过理论推导给出非饱和土中剪切S波的弥散特征方程。通过数值算例分析剪切S波的波速和衰减系数随饱和度、频率和固有渗透系数等因素的变化规律。结果表明,剪切S波的波速几乎不受饱和度的影响,但其随着频率的增大而减小,随着固有渗透系数的增大先不变后增大;剪切S波的衰减系数随着饱和度和频率的增加均增大,而随着固有渗透系数的增大先不变后增大最后减小。  相似文献   

基于SPH方法的非饱和多孔介质相变耦合研究     

饶登宇  白冰  陈佩佩 《岩土力学》2018,39(12):4527-4536

在考虑相变的热能平衡方程和非饱和水分迁移质量控制方程的基础上,建立温度场-水分场的耦合模型,并采用一种无网格粒子算法（SPH）进行数值求解。其中,耦合方程中考虑了水流传热以及温度势对水流的直接驱动,在不考虑相变的情况下,该耦合模型可退化为常温下的水-热耦合模型,故可用于模拟冻融循环的相关问题。从求解热能平衡方程中的含冰量出发,实现解耦并对半无限单向冻结条件下介质内非稳态温度场和体积含水率分布场进行模拟,将耦合作用下的温度场与不耦合的解析解进行对比,反映出水分迁移对温度场存在较大影响。最后,求解了路基边坡在季节性周期温度边界下,温度场、水分场分布的演变规律,并评估了边坡阴阳面受热不均对水热两场分布的影响。计算结果基本能反映土冻结相变的实际物理过程,光滑粒子算法可以用于尝试解决冻土领域的其他相关问题。  相似文献   

快速测量非饱和土渗透系数的湿润锋前进法适用性研究     

李旭  范一锴  黄新 《岩土力学》2014,35(5):1489-1494

非饱和土渗透系数函数是非饱和土体渗流分析中必不可少的参数。然而非饱和土渗透系数函数测量非常困难,其中稳态法测量范围过于狭小,而瞬时截面法耗时动辄数月,难以应用。为此,提出了湿润锋前进法,有望在一周内测得渗透系数函数。采用数值模拟手段检验湿润锋前进法的测量精度和适用范围。数值模拟结果显示：对于砂土、粉土、黏土,湿润锋前进法得到的渗透系数函数均与输入的理论渗透曲线一致,但测量范围限于高吸力范围（大于进气值）。此外,还采用瞬时截面法计算了渗透系数函数,结果表明：瞬时截面法计算的渗透系数在理论渗透曲线附近波动,其精度取决于监测截面的间距,间距越大,精度越低。在给出的20、60、100 mm这3种间距中,20 mm间距时计算得到的渗透系数精度最高,但与湿润锋前进法的精度仍有一定差距。因此,湿润锋前进法是一种可靠的能够快速得到渗透系数函数的测量手段。  相似文献   

考虑残余含气量的非饱和土的水力耦合本构模型     

马田田  韦昌富  陈盼  李文涛 《岩土力学》2014,35(12):3415-3420

大量的非饱和土干湿循环试验表明,当土体处于吸湿过程直至吸力降低为0 kPa时,土体并不能达到完全饱和状态,还存在一定的残余气体。在高饱和度时,由于残余气体以封闭气泡的形式分布在土体中,土体呈现较大的压缩性,使其与饱和土的性质不同。在这种状态下,现有的非饱和土本构模型预测到的土饱和度为100%,与试验结果存在一定的偏差。为了使本构模型在高饱和度状态时具有较高的精度,对非饱和土的毛细滞回和塑性变形耦合本构模型进行了修正,使其能够考虑残余含气量的影响。通过预测与实测结果比较,证明了新模型能够有效地模拟残余含气量对非饱和土力学特性的影响。  相似文献   

非饱和土中溶质地表径流迁移模型及解析模拟   总被引：5，自引：2，他引：3       下载免费PDF全文

童菊秀  杨金忠  暴入超 《水科学进展》2009,20(1):10-17

针对非饱和农田在降雨引起肥料溶质地表径流迁移流失的实际问题,建立了二层结构溶质地表径流迁移模型,根据溶质质量守恒定律和水量平衡原理,求得模型的解析解,并采用室内非饱和土壤实验验证解析模型的合理性。通过敏感性分析,探讨了模型参数和土壤物理参数对溶质地表径流迁移流失过程的影响。研究结果表明:非饱和土的吸附性增大将增强土壤溶质迁移流失到地表径流水的能力;土壤干容重增大将减少土壤溶质的地表径流迁移;土壤的初始体积含水率越高,土壤溶质的地表径流运移作用越强。  相似文献   

杭州湾富浅层气区工程超前排气井井距优化研究     

郭江涛  王勇  贾鹏飞  张军杰  陈成 《工程地质学报》2024,(1):194-205

对遭遇浅层气灾害地质的工程,一般防治措施多为建设前期布设超前排气井进行控制性排气。深入了解排气过程中气藏内部的气水运移规律,对于排气井井距的设计和高效率排气有重要意义。基于非饱和土两相渗流原理和杭州湾富浅层气区的典型概化地质模型,利用数值模拟方法研究了有控排气条件下气藏内部气水界面运移过程,探讨了影响超前排气井布设的因素,提出一种井距优化方法,并在实际工程中应用。结果表明：不同井口排气速率下,气藏内部气水分布形态与气体排放效果显著不同;工程超前排气井井距的设置可以淹井时间最长和剩余气藏厚度最小进行优化;原始气藏压力是影响井距优化的最显著因素,而储气层下部渗水系数、气藏厚度等并不影响最优井距的确定;调节井距对改善竖向排气井的排气效果随原始气藏压力系数减小而减弱;原始气藏压力系数大,井距适当减小,反之,可适度增加;对于气藏压力系数小的工程,建议发展水平排气井布设技术,以改善排气效果。此外,工程超前排气井的井距设置还应考虑与建(构)筑物的合理安全距离,达到高效、安全和避免投资浪费的目的。  相似文献   

非饱和土力学中几个基本问题的探讨   总被引：3，自引：0，他引：3  

赵成刚  李舰  刘艳  蔡国庆  ASREAZAD Saman 《岩土力学》2013,34(7):1825-1831

近些年非饱和土力学的研究非常活跃,但对一些基本问题的认识并不一致,有时甚至概念混淆。针对非饱和土力学的几个基本问题：非饱和土状态变量的选择、非饱和土有效应力变量的选择、吸力概念的界定和轴平移技术的局限性、非饱和土的结构的表征方法等问题进行了分析和探讨。其中非饱和土状态变量和有效应力的选择对于非饱和土力学的理论和相应本构模型的建立具有重要影响,因此,首先深入讨论了这一问题,概括论述了非饱和土有效应力的演变并深入探讨了目前各种形式有效应力的优缺点。其次,指出由于受负压孔隙水气化（液-气相变化）的影响,在实际场地中大于某一界限值的基质吸力是不存在的;目前被广泛使用的轴平移试验技术却掩盖了这一情况,而基于此所建立的非饱和土强度和变形理论的适用性需要进一步的研究和论证。再次,指出非饱和土的结构除了包括组构和颗粒之间作用力的综合效应外,还建议增加孔隙水和孔隙气的分布以及各相之间的相互作用和物理-化学作用。最后对一些容易混淆的概念进行了梳理。其目的是希望国内同行在今后的研究中对这些问题加以关注,并建立正确的认识,促进非饱和土力学沿着正确的方向发展。  相似文献