基于流固耦合的充水采空区渗流模型

为研究潜水面升降对充水采空区渗透系数的影响,根据立方定律推导以应变为参数的3个渗透主方向上的等效渗透系数,通过FISH函数完善FLAC^3D的非饱和渗流计算功能,基于FLAC^3D的流固耦合计算模式,对采动岩体的等效连续介质流固耦合模型非饱和单元进行修正,实现充水采空区渗流场与应力场的模拟计算.通过主渗透系数比与1差值的绝对值反映渗流场对应力场的影响程度,对比模型修正前后矿柱中部单元的计算结果可知：该值随潜水面升高而增大;模型修正前渗流场对应力场的影响大于修正后;模型修正后最大和最小主应变的变化曲线在饱和度为1后出现拐点.因修正前渗流模型参数与饱和渗流参数相同,由此可验证修正后的模型更符合非饱和渗流理论.最后通过与实际工况中地下水渗流量的数据对比,验证了修正后的模型更符合实际.     

深部开采工程中渗流-损伤-应力耦合模型

为了研究地应力场、损伤对渗流场深部岩体的影响问题,从理论上分析了岩体渗流运动的基本规律,引入岩体变形过程中应力、损伤与透气性演化的耦合作用方程,建立了含岩体开挖过程固气-损伤耦合作用模型。应用该模型模拟分析了深部采动中岩体渗透性的演化规律。结果表明:在开采过程上覆岩层应力增大、变形增大,岩体垮落现象明显,并伴随着岩体渗透性迅速增大,应用该耦合模型解决实际工程和现场实际观测结果比较吻合。     

岩溶区地下工程裂隙渗流突水数值模拟研究

随着岩溶区地下工程的大量建设,岩溶裂隙突水频发并逐渐成为制约地下空间建设发展的瓶颈问题.采用简化的裂隙非饱和渗流计算方法,通过多场耦合分析数值模拟软件COMSOL Multiphysics研究了裂隙岩体的非饱和渗流特征及裂隙对渗流的影响.通过对复杂的溶洞-裂隙系统进行科学简化,建立了一种岩溶区地下工程裂隙导通突水模型,并采用此模型开展了裂隙渗流突水数值计算.结果表明:裂隙对岩体渗流产生显著影响并会造成渗流强烈的各向异性;地下水大都将沿着优势渗流通道运移,而较少渗流到其他阻渗性强区域,因而形成相对集中的突水点.研究结果可为岩裂隙渗流和连通提供思路,为岩溶区裂隙突水理论和防治提供参考.     

考虑非饱和区变形的基坑降水沉降分析

传统的基坑降水渗流沉降耦合分析中,通常未考虑非饱和区的变形以及土体的非线性特征.本研究基于非饱和土有效应力理论,考虑土体孔隙特征及渗透性随应力状态的动态变化,建立了基坑降水饱和—非饱和渗流沉降耦合模型.利用Flex PDE软件编制计算程序,对一典型基坑降水模型进行了计算分析.分析结果表明,渗流—变形耦合效应会对地下水渗流场的分布造成一定影响,而孔隙度、饱和渗透系数变化对地面沉降的影响则具有时间效应;基坑降水初期,地面沉降速度较快,降水中应该引起格外重视.     

影响油气运移的应力场温度场渗流场耦合的连续介质模型

分析了岩体地质场、地应力场、地温场、地球化学场以及流体渗流场等对油气运移的影响。结合含油气盆地的演化规律和岩体的结构特征，研究了多孔连续介质体系内流体（包括油、气、水）与岩体相互的力学作用关系。提出了连续介质体系内流体渗流场、岩体地应力场和地温场耦合的非线性动力学模型。     

裂隙岩体非饱和渗流研究综述

综述了国内外裂隙岩体（主要是细、微裂隙岩体）非饱和渗汉的研究情况,首先,评述了现有的测定和确定单裂阳非饱和水力参数的几种方法的优缺点,为单裂隙非饱和水力参数的提供了理论依据,其次,分析了目前用行求解裂隙岩体非饱和渗流的四种数学模型的优缺点,为选取合理的数学模型用于解具体的裂隙岩体非饱和渗流问题提供了参考依据,最后,在上述基础旧提出了一些需要进一步研究的问题。     

地质系统THMC耦合随机模型研究

热-水-力-化(THMC)耦合作用是岩石流体力学与环境地质中的重要理论课题.设计用实验方法研究温度场-渗流场-应力场-化学场四场耦合效应中热传导系数、渗透率及岩体变形参数的空间变异性表征方法,及块裂岩体的非确定性耦合控制方程,试图建立热-水-力-化耦合作用的随机性数学模型及可视化数值模拟方法,为核废料地质处置安全性评价和地下水资源评价等提供科学的新方法.     

非饱和流固耦合双重孔隙介质模型控制方程

裂隙岩体非饱和渗流和流固耦合是普遍存在的现象,利用双重孔隙介质模型,在多孔介质弹性理论和广义有效应力的基础上,给出了双重孔隙介质非饱和流固耦合方程的数学推导,经过离散化后可以用于数值计算,最后提出了一些需要进一步解决的问题.     

岩体应力场与渗流场相互作用模型研究

通过对目前裂隙岩体渗流与应力耦合现状研究的资料查阅研究,对目前岩体应力场与渗流场的耦合作用模型进行研究,得到了一些有意的结论.     

裂隙岩体介质温度、渗流、变形耦合模型与有限元解析

在建立了岩体裂隙介质三场耦合微分控制方程的基础上,推导了岩石、裂隙,水,气三相介质的温度场、变形场、渗流场耦合模型及有限元解析格式和分析计算方法,对国内某煤矿的多孔裂隙介质三场耦合实际工程问题进行了求解,对结果的可靠性及分析精度进行了论证.     

湖南索溪双曲拱坝整体地质力学模型试验研究

索溪拱坝坝址处地形条件复杂,地质构造发育,岩体破碎,山体单薄.在这样的坝址上建造拱坝是否合适,是个有争议的问题.本文介绍了索溪双曲拱坝地质力学模型试验的相似条件、模型设计与制作方法、加荷程序及量测手段,对模型试验给出的安全系数进行了深入的讨论.文中认为索溪双曲拱坝的安全系数较小,在索溪峪天然地形地质条件下建造双曲拱坝,应取极慎重的态度.     

城市污水土地处理系统优化管理模型初探(Ⅰ)--理论推导与设计

将地下水优化管理模型的嵌入法移植到非饱和土体的非线性模拟模型与管理模型的耦合当中,将高度非线性的非饱和水、质运移模拟模型作为优化管理模型的约束条件与优化模型有机结合起来,初步构建了城市污水土地处理系统优化管理模型的框架,并采用基于生物进化原理发展起来的遗传算法来解决高度非线性的污水土地处理系统优化管理模型的求解问题.     

非饱和参数交互作用的边坡稳定性分析

为研究降雨入渗条件下的边坡稳定性,提出一种基于流固耦合理论及非饱和渗流参数敏感性分析的边坡稳定性分析方法.边坡的非饱和参数交互作用影响边坡稳定,为此,建立基于有限元方法的边坡非饱和渗流的边坡稳定性分析模型.构建了边坡稳定性分析参数敏感性分析模型,分析了非饱和参数对边坡稳定特征的直接作用和耦合交互作用.结果表明:降雨入渗时的非饱和参数共同作用下,降雨强度和渗透系数对边坡稳定性孔压及饱和度特征的直接影响和间接影响较内摩擦角和黏聚力更为明显.降雨强度对特征单元位移直接影响最大,内摩擦角与其他参数的耦合作用最显著.黏聚力对边坡稳定的直接影响最大,且对塑性变形作用时与内摩擦角、降雨强度及饱和渗透系数的耦合最为紧密.非饱和参数共同变化时,交互作用不是单项参数的作用效果直接叠加.     

适应性视角下山地城市地形改造与场地设计方法研究

针对现阶段山地城市建设中存在的大挖大建、打造大尺度人工轴线等不尊重山地原始地形环境的问题,提出将适应性理论的平衡、耦合与组织思维融入山地城市场地设计,形成山地城市场地设计的适应性策略;策略从宏观层面挖填方整体平衡、中观层面台地耦合细分、微观层面建筑多元化接地3个方面,确定出在山地城市场地处理方面,要重点注意场地挖填区域划分、土方量计算、台地比例控制、边缘线划分、建筑接地的高差消化模式等具体问题;经相关案例验证策略指导的场地设计有助于形成富有山地特色的城市形态特征与空间环境;策略是符合山地城市地形特征与营建规律的场地设计方法,可完善相关规划、设计理论,指导山地城市建设实践。     

基于数据驱动模型的潮位和潮流预测方法研究

为解决工程海域潮位、潮流资料不足给海洋工程设计和数学模型建立带来的不确定性,根据单测站潮位潮流的自相关性、对应测站潮位或潮流以及潮位与潮流之间的互相关性,建立基于数据驱动模型人工神经网络的单测站潮位、潮流(流速、流向)预测模型;多测站潮位、潮流对应预测模型;潮位与潮流对应预测模型.以复杂海况下的实测潮位、潮流资料进行模型验证,重现了潮位、潮流自身及相互之间的非线性映射关系.模型预测结果与现场实测数据的比较及其误差分析表明,该模型具有结构简单、精度高的优点,适用于解决工程实际问题.     

平板网架选型设计的探讨

本文从实用角度出发,结合工程实例对网架选型设计的思路和方法进行了探讨,认为网架的选型设计除应考虑用钢指标外,尚应结合建筑功能要求、施工安装方法、场地条件和屋面板型式等情况进行综合考虑,最终确定适合工程实际的最佳选型。     

数值模拟在评价含油污水对地下水污染中的应用

建立了耦合入渗带与潜水层的地下水渗流和石油污染物迁移的数学模型,给出了模型的数值解。针对可变潜水面边界给出了节点变性和迭代求解方法。在认识大庆宋芳屯油田基本条件的基础上,运用实际地质、水文地质条件和上述模型,对宋一联合站含油污水外排环境的污染范围、程度和自净作用进行了模拟分析。含油污水外排不仅造成土壤的严重污染,而且由于土壤自净能力的降低,最终将使污水以原生浓度进入含水层。由于含水层处于饱水状态,生物降解能力和对污染物的吸附能力不如表层土壤,因此,污染物将在很长的时间内存在于含水层之中。本研究对含油污水外排所造成的土壤和地下水污染提供了定量评价方法。     

降雨条件下土坡三相流耦合模型验证与分析

基于非饱和土力学的基本理论,建立了考虑孔隙介质可压缩性的二维非饱和土坡固-液-气三相耦合控制方程,利用COMSOL multiphysics软件的PDE平台,将所建立的耦合控制方程的数值模拟结果与经典Liakopoulos砂柱排水的试验结果进行比较,验证了所建立的三相耦合控制方程的正确性,并讨论不同因素对渗流场和位移场的影响.模拟结果表明:渗透率k_s对降雨渗流过程的推进起阻滞作用,同时延缓了非饱和土坡的变形,但影响较弱.进气值系数对非饱和土坡变形沉降的过程有一定影响,但总体影响也较弱.     

基于图谱的福建省人口与生态环境耦合关系

以福建省为例，采用地学信息图谱的分析方法，在对其人口综合发展水平和生态环境综合质量进行测度的基础上，构建了耦合度和协调度模型。对福建省人口与生态环境耦合规律进行探索，揭示其人口与生态环境耦合机理与规律，可为协调其人口与生态环境建设提供决策参考。