"渗流-管流耦合模型"的物理模拟及其数值模拟

井孔 -含水系统问题是当今水文地质学最重要的研究课题之一。长期以来 ,水文地质模型中对井孔的刻画基本上都是引用“热传导”中的“线汇”理论 ,需要人工预先给定线汇 线源的流量或水头的分配 ,其正确性或适用性至今没有得到理论证明。陈崇希 (1993 )提出的“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”在理论上已解决多个水文地质问题 ,也用于几个实例 ,本文再用物理模拟检验其可靠性。论文针对具有典型意义的河床下水平井或傍河垂直井地下水流问题做了砂槽物理模拟 ,并用基于“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”的数值方法仿真模拟了此条件下地下水流的规律。成果表明 ,数值模拟观测孔水头动态相当好地再现了物理模拟结果。论文指出了“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”在井孔 -含水系统问题上的广泛应用前景。     

降雨条件下岩土饱和-非饱和渗流分析

基于Buckley-Leverett两相渗流方程,提出了新的岩土饱和-非饱和渗流数学模型,利用有限差分方法给出了隐式压力显示饱和度数值求解方法,编制了饱和-非饱和渗流计算程序.结合工程实例,模拟了降雨入渗条件下边坡岩体渗流场孔隙压力变化和含水饱和度变化,模拟结果验证了所提出的模型对饱和-非饱和渗流的有效性.     

基坑防渗体局部失效渗流场变化特征

采用三维有限元方法分析了基坑开挖工程在防渗体出现局部失效情况下，引起渗流在失效部位的集中及渗流场空间状况。提出了以一维通道嵌入三维块体的方法模拟管涌发展过程及渗流场变化特征。讨论了管涌通道渗透性对基坑管涌发展规律的影响。     

管井与轻型井点复合降水方式的设计与施工

管井与轻型井点相结合组成复合式基坑降水，综合了两种降水方式各自的优点，在满足基坑降深的前提下，既能迅速疏干基坑内的滞水，又消除了因滞留水沿基坑槽壁渗流造成边坡失稳的缺陷，保证了基坑边坡的稳定。介绍了管井与轻型井点复合降水方式的设计与施工方法及在工程中的具体应用实例。     

基于自适应松弛Picard法的高效非饱和渗流有限元分析

有效地模拟非饱和渗流过程对土质边坡稳定性分析、土石坝渗流、污染物迁移等众多领域有着重要的意义。描述非饱和渗流的Richards方程是具有强烈非线性的偏微分方程,通常需要采用有限元等数值方法并结合有效的迭代方法进行求解。Picard迭代法是实用的非线性计算方法,在非饱和渗流领域应用广泛,但经常会出现收敛震荡、速度缓慢和精度降低的问题。为提高计算性能,结合有限元法提出了一种高效的自适应松弛Picard法。通过模拟一维和二维渗流算例,并与传统方法的结果进行对比,对算法和程序的准确性、高效性和鲁棒性进行了验证。测试结果表明,该方法可以在保证计算精度的同时有效地减少数值震荡,提高收敛速度。研究成果对非饱和渗流有限元程序的开发和应用有一定的参考价值。     

裂隙岩体渗流-传热耦合的复合单元模型

基于复合单元法建立了裂隙岩体渗流-传热耦合的复合单元模型。该模型前处理简便快捷,网格剖分不受限制,可依据裂隙的真实信息自动将其离散在单元内。其次,采用交叉迭代算法,对裂隙岩体的渗流场和温度场进行耦合分析,耦合算法不仅考虑了温度对流体运动黏度的影响,而且可计算裂隙中流体与相邻岩块间渗流-传热过程以及两者间的渗流量和热量交换。通过与已有近似解析解相比较,验证了复合单元耦合算法的可靠性。算例分析表明,渗流-传热耦合作用对裂隙岩体的渗流场和温度场均有一定的影响。分析了不同岩块热传导系数和裂隙开度对热能提取效率的影响,结果显示,岩块热传导系数越大、裂隙开度越大,低温流体从高温岩块中吸取的热能会较多,出口处流体温度下降得较快。     

三角洲前缘厚层砂岩孔隙结构及微观渗流特征——以吴仓堡地区长6储层为例

依据薄片、压汞、扫描电镜、物性分析及油水驱替实验资料,对吴仓堡地区三角洲前缘亚相长6厚层砂岩储层的岩石学特征、孔渗特征、孔隙结构特征、成岩作用、微观渗流特征等进行深入研究,分析影响储层储集性能的主控因素。结果表明,受东北物源控制的长6厚层砂岩储层具有成分成熟度中等、结构成熟度较好的特点,储集空间主要为残余粒间孔和粒间溶孔、粒内溶孔,为典型中低孔、特低渗储集层;储层储集性能主要受沉积微相和成岩作用控制。对储层发育影响最大的成岩期位于中成岩A期,中等压实－粘土膜胶结残余粒间孔发育成岩相和弱压实-残余粒间孔+溶蚀孔隙发育成岩相是最有利储层发育的成岩相带。根据微观渗流特征,可划分出4种驱油类型,微观孔隙结构比宏观物性更能反映储层的本质特征。     

安哥拉Quelo砂场地非饱和渗流试验与计算

在安哥拉某Quelo砂土场地开展了现场试坑浸水试验,实测了水在地基土中的渗透和消散过程;通过室内测试得到砂土的主要物理参数,采用改进的Kovács粒径方法估计土-水特征曲线,Van Genuchen模型估算渗透系数曲线,数值模拟了与现场试验情况相同的水渗透和消散过程;对比了实测结果和数值计算结果的异同。研究结果表明浸水条件下自由水面之下的砂土远未达到完全饱和,数值计算结果虽能较好反映浸水渗透的宏观规律以及停水后水的消散过程,但要较准确预测水的浸润范围,需要建立经验的“饱和体积含水率”取值方法,本砂土场地“饱和体积含水率”取对应饱和度65%的体积含水率较为适宜。     

海水位上升条件下软土地基竖向位移数值模拟分析

涨潮过程中海水水位上升会对地基竖向位移产生显著影响。本文以某填海区为工程背景,就地基在加固后受渗流作用的情况建立数值模型,对地基竖向位移进行模拟并分析其影响规律。结果表明:(1)初始水位时,地基处于稳定状态,竖向位移在较小范围内波动,在水位上升过程中,竖向位移在水位上升初期增幅较大,之后增长速率趋近于零。(2)海水水位逐渐上升,通过数值模拟得出孔隙水压力沿渗流方向呈阶梯式递减,不同水位峰值均出现在地基临水面坡顶处,应力集中现象明显,土体应力初期变化显著,后期趋于平稳。(3)地基在沉降过程中经历"平衡一发展一极限"三个阶段。 更多还原     

基于有限元软件自定义本构模型的膨胀土边坡降雨入渗分析

降雨条件下,边坡土体吸水软化造成抗剪强度降低是引发边坡失稳的重要因素之一。雨水在边坡土体中的入渗过程是动态变化的,土体含水率（饱和度）也会随之发生持续变化,因此,研究土体抗剪强度在动态环境下的变化规律,对实时评价降雨工况下土体边坡的稳定性具有重要意义。文章以贵州省尖山营地区的膨胀土为研究对象,基于非饱和土强度理论,结合室内剪切试验数据分析了膨胀土的抗剪强度指标与土体含水率的关系,提出了以含水率为变量的抗剪强度公式;基于ABAQUS有限元软件平台的二次开发技术编写了USDFLD子程序,结合室内试验得出的土体抗剪强度变化规律,分析了降雨条件下土体含水率变化引起的强度衰减与土体重度变化对膨胀土边坡稳定性的影响。结果表明:随膨胀土含水率增加,土中颗粒吸水膨胀,颗粒间距缩小,矿物颗粒间的黏结作用逐渐增大,直至集合体空隙充水,吸力减小,黏结作用迅速减弱;膨胀土的抗剪强度总体呈递减趋势,其中,黏聚力先增后减,内摩擦角递减。应用ABAQUS有限元软件的二次开发技术可实现土体参数随含水率的动态变化而变化,为降雨条件下非饱和土边坡的有限元分析提供了一种新的技术手段。