資源描述：
《多孔介質(zhì)流固耦合滲流數(shù)學(xué)模型研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文多孔介質(zhì)流固耦合滲流數(shù)學(xué)模型研究姓名：李培超申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：流體力學(xué)指導(dǎo)教師：孔祥言2003.5.1摘要有效應(yīng)力是多孔介質(zhì)力學(xué)中一個(gè)十分重要的基礎(chǔ)概念之一，很多多孔介質(zhì)力學(xué)問(wèn)題的分析都建立在有效應(yīng)力的概念之上，因此，如何正確地確定有效應(yīng)力則是多孔介質(zhì)有關(guān)力學(xué)理論成敗的關(guān)鍵。Terzaghi因其在土力學(xué)和地基處理工程領(lǐng)域中的卓越工作被稱作土力學(xué)之父。他的重要貢獻(xiàn)之一就是第一個(gè)提出了有效應(yīng)力的計(jì)算公式，或者說(shuō)建立了多孔介質(zhì)有效應(yīng)力原理。然而該有效應(yīng)力原理在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了一些偏差。筆者認(rèn)為原因可能在于
2、該原理是在研究士力學(xué)時(shí)提出的，它可能適用于大孔隙、固體顆粒以點(diǎn)接觸方式存在的土壤，但是對(duì)于低孔隙度的土壤或致密巖石，顆粒之間的接觸面積通常不能忽略，需要在細(xì)觀上考慮其結(jié)構(gòu)性因素。筆者在第～章中提出，在建立多孔介質(zhì)的有效應(yīng)力原理時(shí)，必須考慮其細(xì)觀結(jié)構(gòu)，并解析推導(dǎo)出了基于多孔介質(zhì)之上的飽和多孔介質(zhì)有效應(yīng)力原理。該原理包含了孔隙度≯這一表征多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)性的重要參數(shù)；并體現(xiàn)了孔隙流體與固體骨架對(duì)總應(yīng)力的分擔(dān)作用，分擔(dān)比例為≯：(1一≯)。第二章講述的是該有效應(yīng)力原理的一些工程應(yīng)用研究，通過(guò)該研究，我們?nèi)〉萌缦鲁晒?1)建立了上覆巖層壓力、孔隙
3、流體壓力、基巖應(yīng)力之間的解析關(guān)系式；(2)推導(dǎo)出了飽和土體孔隙度與孔隙水壓之間的非線性關(guān)系式，該關(guān)系式與多孔介質(zhì)的初始狀態(tài)及初始孔隙水壓有關(guān)；(3)建立了基于多孔介質(zhì)的巖石剪切強(qiáng)度理論和巖石破裂壓力計(jì)算公式。第三章則將該有效應(yīng)力原理引入流固耦合滲流中，并根據(jù)平衡條件得出了應(yīng)力場(chǎng)方程；充分分析流固耦合滲流的物理特性，建立起孔隙度和滲透率動(dòng)態(tài)模型；依據(jù)流體力學(xué)連續(xù)性方程，考慮流固耦合情形下多孔介質(zhì)骨架變形特性和流體的可壓縮性，得到了孔隙流體的連續(xù)性方程。在以上諸方程基礎(chǔ)上輔助以定解條件，建立起了完備的飽和多孔介質(zhì)流固耦合滲流數(shù)學(xué)模型。接下來(lái)
4、對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化分析，并且將該模型應(yīng)用于軟土豎向固結(jié)沉降和承壓含水層滲流研究。分析表明，Biot固結(jié)理論(對(duì)飽和土lD固結(jié)而言)是該模型的一種簡(jiǎn)化，該模型具有正確性和合理性，更能反映流固耦合的實(shí)質(zhì)。在第四章的開(kāi)始，我們首先導(dǎo)出非飽和多孔介質(zhì)有效應(yīng)力原理，再分析多相流體滲流方程和應(yīng)力場(chǎng)方程，從而構(gòu)筑起完整的非飽和多孔介質(zhì)等溫滲流的流固耦合模型；在此基礎(chǔ)上，補(bǔ)充溫度場(chǎng)(能量)方程，并充分考慮到熱一流一固耦合效應(yīng)，建立起非飽和多孔介質(zhì)非等溫滲流的流固耦合模型。結(jié)合第三章和第四章，我們便建立起了較為完善的多孔介質(zhì)流固耦合滲流的理論框架，并與經(jīng)典
5、的耦合理論進(jìn)行了定性的分析類比和部分定量的計(jì)算比較，禍合模型的進(jìn)一步數(shù)值求解和算例驗(yàn)證是我們目前正在進(jìn)行和急需深入開(kāi)展的工作。第五章首先從理論上給出了欠載預(yù)壓過(guò)程固結(jié)度以及沉降量與時(shí)間的關(guān)系，并以蕪湖長(zhǎng)江大橋無(wú)為岸公路接線公路軟基試驗(yàn)段為例，對(duì)軟土地基欠載預(yù)壓沉降問(wèn)題進(jìn)行了分析、處理。結(jié)果表明我們的分析方法是切實(shí)可行的。ABSTRACTEffectivestressisonesignificantbasicconceptinmechanicsofporousmedia，onwhich，theanalyzingofmanyconcerne
6、dproblemsarebased．Therefore，howtOdeterminetheeffectivestressaccuratelyisvitaltothesuccessorfailureofthetheoryformechanicsofporousmedia，In1923，Terzaghiestablishedthefirstequationofeffectivestress，inotherwords，heproposedthefamous“PrincipleofEffectiveStress”，whichiswell-kno
7、wninsoilmechanicsandrockmechanicsandhasplayedanimportantroleingeotechnicatengineeringapplications．However，ithasalsocausedsomeerrorsinactualeng’neerng．whichshouldbeattributedtothedifferentpropertiesofsoilorrocksThestructuralfactorsofporousmediashouldbetakenintoaccountwhen
8、theprincipleissetup．Thenewprincipleofeffectivestressbasedonporousmediaisdeducedanalytically,inwhich，the
