岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型研究(Ⅱ):参数反演及数值模拟     

《岩土力学》2015,(12):3606-3614

海底隧道或近海富水区隧道围岩长期处于地下水环境中,围岩稳定性受渗流场的影响较为明显,由于渗流场作用使得应力场、损伤场发生变化,而围岩应力场、损伤场的变化又对渗流场产生反作用,三场耦合效应十分显著。针对耦合模型中参数多、确定难度大的问题,进行耦合模型中损伤参数的反演。采用基于岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型所编制的计算程序和智能位移反分析程序,对大连地铁海事大学试验线路过河段隧道施工过程中的围岩稳定性进行数值计算。根据现场监测位移采用耦合模型进行损伤参数反演,其中耦合计算中采用应力场与渗流场分别迭代求解的间接耦合方法进行有限元计算,利用反演的参数对隧道围岩应力场、渗流场、损伤场分布规律及衬砌结构的受力特征进行了分析。研究结果表明:利用位移反分析法得到的围岩力学参数进行类似地质条件的隧道围岩数值分析是可行的,进而可以预测围岩的变形破坏模式,判断围岩的稳定性。与此同时,通过数值计算可知,地下水的渗流作用对近海隧道的围岩变形有一定的影响,增加了围岩的应力、位移,从围岩-支护结构共同作用原理考虑,进行隧道支护结构设计是应该考虑三场耦合效应的,计算结果可以指导隧道防排水施工质量的改进与提高,为近海富水区隧道开挖设计提供一定的理论参考。  相似文献   

天然气非线性复合渗流数学模型     

《东北石油大学学报》2015,(4)

在对油气井进行水力压裂后产生的有限导流垂直裂缝进行研究时,特别是对于泄流面积比较狭长的储层,可采用复合流动模型求解得到接近于实际的近似结果.利用演绎一维流动数学模型,考察天然气渗流的非线性影响,并定义拟时间因子化简控制方程,利用Laplace变换求得无量纲解析解式,联立物质平衡方程后分析拟时间因子的变化规律及其对生产动态的影响.进而利用复合渗流模型分析垂直裂缝气井在定流量和定流压生产的2种典型制度下的动态表现特征,绘制相应的不稳态压力及产量曲线,并采用商业模拟器(Eclipse)对该解析解进行模型的对比验证.结果表明:天然气非线性渗流特点对拟稳态时期的产量及压力特征有较大影响.该研究结果有利于提高对天然气渗流规律的认识,为压裂气井的生产动态分析提供一定的理论参考.  相似文献   

模拟化学驱微观渗流的介观方法     

吴淑红  孟照娟  宋杰  李华  李小波 《东北石油大学学报》2011,(5):49-53

针对基于连续性假设模拟方法难以处理化学驱微观渗流的多尺度物理现象,引入耗散粒子动力学的介观模拟手段,将流体处理成为一个大量粒子构成的体系,通过统计粒子之间相互运动而得到流体的宏观表现;建立模型参数与可测物理量之间的联系,开发相应的模拟程序,研究经典泊肃叶流动、聚合物分子构象、聚合物溶液流变性、聚合物链条刚性对链条构象和...  相似文献   

考虑Hansbo渗流的二维Biot固结有限元分析     

刘忠玉  张家超  郑占垒  关聪 《岩土力学》2018,39(12):4617-4626

为进一步深入研究弹性饱和黏性土地基的二维固结机制,引入Hansbo渗流方程描述固结过程中的非达西渗流,修正Biot二维固结方程。基于加权残数法,给出相应的有限元数值求解格式。通过和饱和黏性土一维非达西渗流固结理论有限体积法数值结果的对比,证明数值计算方法的有效性。在此基础上,探讨Hansbo渗流参数对二维地基固结进程的影响。计算结果表明,在固结初期,Hansbo渗流将增强Mandel-Cryer效应,增大孔压的峰值,并延长孔隙水压力达到峰值的时间;在固结中后期,整个土层存在孔隙水压力滞后现象。同时,Hansbo渗流将阻碍地基沉降的发展。而且,上述影响会随着Hansbo渗流参数的增大而更加明显。  相似文献   

软土地层浅埋圆形隧道非达西渗流场解析研究     

张丙强  王启云  卢晓颖 《岩土力学》2018,39(12):4377-4384

软土在低水力坡降下的渗流会偏离达西定律,即为非达西渗流模式。假设孔隙水渗透服从指数渗流模式,采用镜像法原理推导了浅埋单孔和双孔圆形隧道非达西渗流场的解析解。结合算例,对浅埋圆形隧道非达西渗流解析解与达西渗流解析解进行了对比分析与验证,并对非达西渗流指数、隧道周围土体与衬砌渗流系数比值对隧道渗流场的影响进行了讨论。结果表明：非达西渗流指数、渗流系数比值对隧道渗流量和周围土体孔压均有较大的影响;随着渗流指数逐渐增大,土体内水头损失加快,隧道周围土体孔压及渗流量逐渐减小;随着土体与衬砌渗流系数比值逐渐增大,衬砌排水能力增强,隧道渗流量逐渐增大,隧道周围土体孔压减小更大。  相似文献   

正确认识低和特低渗透油藏启动压力梯度   总被引：1，自引：0，他引：1  

窦宏恩  马世英  邹存友  姚尚林 《中国科学:地球科学》2014,(8):1751-1760

分析了20世纪50年代到目前有关低和特低渗透油田储集层非达西渗流理论及非达西渗流数值模拟的大量文献后指出:目前的非达西渗流方程存在一个负流量,不符合逻辑,不能作为渗流的基本方程,只能作为达西渗流和非达西渗流的判别式使用.对诸多低和特低渗透储集层的启动压力梯度的实验结果分析后发现,其数值过高,不符合实际情况.研究认为,1500 m深的低和特低渗透储集层油井中,合理的启动压力梯度值在0.006~0.04 MPa/m(储集层内泄油距离在500 m).同时,研究指出:当压力梯度达到一定值后,非达西渗流现象随之消失,启动压力梯度或非达西渗流等问题在产能预测和数值模拟过程中不用考虑,目前采用黑油模型(或双重介质模型)进行低和特低渗透油藏数值模拟是合适的.  相似文献   

土石坝边坡稳定性分析的温控参数折减有限元法     

欧阳君  徐千军  侍克斌  严新军  宫经伟 《岩土力学》2011,32(8):2549-2554

将土石坝渗流的有限元计算和坝坡稳定分析的强度折减有限元法相结合,对土石坝坝坡的稳定性进行分析。考虑渗流作用时,首先采用有限元法计算坝体渗流场,通过迭代计算出稳定渗流的逸出点和浸润线位置,并根据水力梯度计算坝体所受的渗透力;然后将渗流分析所确定的渗流力与土体自重、浮力、地震力等荷载共同施加在坝体上,采用温控参数折减有限元法计算土石坝坝坡的临界失稳状态及其所对应的安全系数。分析结果表明,采用此方法进行土石坝坝坡稳定分析是合理的,且大大提高了计算效率  相似文献   

基于非牛顿指数描述的非达西渗流一维固结分析     

李传勋  谢康和  卢萌盟  王坤 《岩土力学》2011,32(1):281-287

基于非牛顿指数描述的非达西渗流定律,同时考虑地基内部竖向附加应力随深度线性变化以及变荷载的影响,建立了一维固结控制方程并应用有限差分法进行数值求解,同时对不同参数单级加荷下的固结性状进行分析。结果表明：基于非达西渗流比达西渗流下固结速率要慢,且渗流模型中非牛顿指数越大,土层的固结速率越慢;土层厚度越厚,固结速率越慢,因此,传统固结理论中室内土样与地基土层之间的相似关系不再成立;作用于土层的平均附加应力越大,土层的固结速率越快;在单面排水情况下,附加应力分布对土层固结速率有较大影响;相反,双面排水条件下土层固结速率与附加应力的分布是无关的;荷载的加荷速率越快,则土层的固结速率越快。最后,讨论了达西渗流计算固结变形的适用范围。  相似文献   

半无限含水层中带衬砌隧洞渗流解析研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

童磊  谢康和  卢萌盟  王坤 《岩土力学》2011,32(1):304-308

现有关于半无限含水层中隧洞渗流的解析解不能考虑衬砌部分排水的特性。假定土体和衬砌均为饱和均匀连续介质,采用土体与衬砌分算;利用复变函数解决孔口问题基本方法,对土体采用共形映射坐标变换,将土体中的渗流方程转换为与衬砌部分类似的二维Laplace方程圆环域的Dirichlet问题;通过Fourier解法,根据边界条件并利用流量连续条件,求得半无限空间中带衬砌隧洞渗流量和衬砌周边水头解析解答。分析了径深比、土体与衬砌渗透系数相对值、内壁水压力等因素对渗流量和衬砌周边水头的影响,并与数值算例进行了比较。结果表明,对浅埋隧洞该解析解仍具有较好的精度,是简便、实用的计算方法。  相似文献   

心墙堆石坝应力状态对渗流场影响的有限元分析     

邹玉华  陈群  谷宏海 《岩土力学》2011,32(7):2177-2183

一般对土石坝进行渗流分析时都未考虑坝体的应力场对渗流场的影响。然而,在土石坝的蓄水过程中,坝体内的应力状态复杂且变化大,对渗流场的影响也较大。因此,忽略应力场对渗流场的影响必然造成一定的误差。用有限元方法对心墙堆石坝体蓄水过程中考虑和不考虑应力场影响的渗流场进行对比分析,计算结果表明,渗流-应力耦合作用下坝体局部压密变形,渗透流速减小,心墙下游出逸区域的水力坡降峰值明显高于非耦合值。因此,渗流分析时有必要考虑应力场的影响,否则会得出偏于危险且对工程不利的结果  相似文献