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非饱和土渗流-变形耦合的数值分析 被引量:7
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作者 吴礼舟 黄润秋 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2011年第3期63-67,共5页
基于一维非饱和土的渗流-变形控制方程,采用Flex PDE(Partial differential equation)软件对该耦合方程组进行求解分析。该方法突破了解析法对非饱和土导水系数函数的特殊限定,适用于任意的土-水特征曲线表达式;还可考虑到饱和时的渗透... 基于一维非饱和土的渗流-变形控制方程,采用Flex PDE(Partial differential equation)软件对该耦合方程组进行求解分析。该方法突破了解析法对非饱和土导水系数函数的特殊限定,适用于任意的土-水特征曲线表达式;还可考虑到饱和时的渗透系数以及孔隙率是变量。与解析解相比,该数值解表现较高的精度,具有解决非饱和土耦合问题的可行性。计算分析表明,非饱和土渗流-变形耦合作用对暂态孔隙水压力分布产生重要的影响,在降雨入渗过程中需考虑土体渗流-变形耦合的影响。降雨初期,位移随着时间明显增大,地表出现下沉,考虑耦合效应的孔隙水压力慢于非耦合情况,原因是H值为正的。随着降雨持续时间的增大,地表下沉的速度减缓,到最后变形开始稳定。位移的变化快慢与孔隙水压力变化规律相同。地表沉降量还与初始孔隙水压力分布以及H值密切相关。饱和时的渗透系数以及孔隙率对非饱和土降雨入渗以及稳态流的分布产生影响,但对其地表变形产生的影响微弱。 展开更多
关键词 非饱和土 渗流-变形耦合 降雨入渗 数值分析
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降雨入渗引起非饱和土边坡破坏的水-土-气三相渗流-变形耦合有限元分析 被引量:36
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作者 熊勇林 朱合华 +1 位作者 叶冠林 叶斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期284-290,共7页
为了全面地了解降雨入渗引起的边坡失稳破坏机制,基于有限元-有限差分理论(FE-FD scheme)的水-土-气三相渗流-变形耦合有限元数值分析方法被提出。程序中采用了Zhang等^([1])提出的以Bishop有效应力和饱和度作为状态变量的非饱和土弹塑... 为了全面地了解降雨入渗引起的边坡失稳破坏机制,基于有限元-有限差分理论(FE-FD scheme)的水-土-气三相渗流-变形耦合有限元数值分析方法被提出。程序中采用了Zhang等^([1])提出的以Bishop有效应力和饱和度作为状态变量的非饱和土弹塑性本构模型,从而可以连续地描述在降雨入渗时土体由非饱和状态转化为饱和状态过程中力学特性的变化。同时用Green-Naghdi客观应力速率张量来考虑边坡失稳过程中的大变形问题。程序不仅可以模拟由于降雨入渗引起的水分迁移、孔隙水/气压力变化的过程,而且可以很好地反映出由于降雨入渗所引起的边坡变形、塑性剪切带形成等力学行为。选取室内边坡模型试验为研究对象,用所提出的水-土-气三相渗流-变形耦合有限元程序来进行数值模拟,并与试验结果对比,验证了所提出的有限元数值方法的有用性。 展开更多
关键词 --耦合分析 渗流-变形耦合分析 有限元 非饱和 降雨入渗 边坡破坏
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耦合渗流-变形的数值流形法裂隙岩质 边坡稳定性分析 被引量:2
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作者 屈小磊 张云开 +2 位作者 陈悠然 陈悠扬 戚承志 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期313-324,共12页
岩石裂隙渗流问题作为影响岩石边坡失稳的重要因素吸引了越来越多研究者采用不同的数值方法模拟其力学行为。提出了一种基于渗流-变形耦合模型的数值流形方法,并相应地讨论了岩体裂隙网络中地下水的流动、渗透压力和岩石变形的耦合效应... 岩石裂隙渗流问题作为影响岩石边坡失稳的重要因素吸引了越来越多研究者采用不同的数值方法模拟其力学行为。提出了一种基于渗流-变形耦合模型的数值流形方法,并相应地讨论了岩体裂隙网络中地下水的流动、渗透压力和岩石变形的耦合效应。基于最小能量原理,分别推导渗流条件下单元边界流体压力和系统的整体平衡方程,以及块体接触算法求解任意岩石裂缝的局部安全系数。通过一系列验证实例对所提出的数模模型进行检验,验证了该数值模型的鲁棒性和有效性。利用该方法模拟了一个岩石边坡由于渗流作用而发生的坍塌事故,再现了岩石边坡的破坏过程。模拟结果表明,过大的水力压力导致垂直裂缝张开,增加岩体变形量,最终导致边坡破坏。研究表明,该方法在模拟大规模工程问题方面具有很大的潜力。 展开更多
关键词 数值流形法 裂隙渗流 岩石边坡稳定 渗流-变形耦合
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不同降雨条件下非饱和土滑坡三维渗流变形及稳定性数值模拟
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作者 高小霞 查文华 +2 位作者 齐新炬 许涛 纪超 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第20期8445-8454,共10页
降雨是导致滑坡稳定性的主要因素之一,为探究不同降雨条件下非饱和土滑坡渗流变形及稳定性规律,基于饱和-非饱和渗流及强度折减法相关理论,以赣东某牵引式滑坡为研究对象,在勘查和室内试验的基础上,确定了滑坡隐患体岩土参数,用AutoCAD... 降雨是导致滑坡稳定性的主要因素之一,为探究不同降雨条件下非饱和土滑坡渗流变形及稳定性规律,基于饱和-非饱和渗流及强度折减法相关理论,以赣东某牵引式滑坡为研究对象,在勘查和室内试验的基础上,确定了滑坡隐患体岩土参数,用AutoCAD软件最大程度地还原了郑坊镇西山村童山组滑坡真实地形与地质条件,建立滑坡体渗流-变形耦合三维数学模型,并通过ABAQUS有限元软件,模拟不同降雨条件下(不同降雨强度、历时和降雨停雨后)非饱和土滑坡渗流变形及稳定性动态变化过程。结果表明:坡体表层孔隙水压力随降雨强度和历时的增大而逐渐升高,渗流速度逐渐增大,饱和区逐渐向非饱和区转化,位移变形表现为逐渐增大;降雨停雨后的滑坡隐患体渗流出现滞后现象,均匀性降雨后位移变形为先增大后减小,间断型降雨在短期停雨缓冲期下位移呈现出一定的周期性。对滑坡稳定性,不同降雨强度和历时下坡体强度折减稳定性系数的变化趋势相同,但同一降雨强度下的稳定性系数变化不同,总体趋势是随历时的增加而逐渐减小;降雨停雨后均匀型降雨坡体强度折减稳定性系数变化趋势是先下降后上升,间断型降雨坡体的稳定性则呈现出一定的周期性。 展开更多
关键词 不同降雨条件 非饱和土滑坡 渗流-变形耦合 强度折减稳定性系数 数值模拟分析
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岩石裂隙中非恒定渗流与变形耦合作用的DDA方法
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作者 张国新 葛劭卿 陈平 《西安石油大学学报(自然科学版)》 CAS 2007年第2期6-10,共5页
由于渗流作用,会在岩石裂隙中形成非稳定流,非稳定流作为裂隙表面荷载会使岩体产生变形,变形又会影响岩土结构的渗流特性,从而产生渗流和变形耦合的作用.根据最小能量原理构造出单元DDA(不连续变形分析)瞬时平衡方程.编制了基于DDA的岩... 由于渗流作用,会在岩石裂隙中形成非稳定流,非稳定流作为裂隙表面荷载会使岩体产生变形,变形又会影响岩土结构的渗流特性,从而产生渗流和变形耦合的作用.根据最小能量原理构造出单元DDA(不连续变形分析)瞬时平衡方程.编制了基于DDA的岩石裂隙中稳定渗流和不稳定渗流压力水头的有限单元计算程序,通过对实验结果与计算结果的比较,验证了计算程序所使用的数学模型的可靠性.地下水是影响边坡受力变形及稳定性的一个重要因素.通过对某隧洞破坏过程的模拟,用这种渗流-变形耦合DDA法研究了地下水对裂隙边坡稳定性的影响.模拟结果与实际发生的结果一致,验证了本文方法的可靠性. 展开更多
关键词 岩石裂隙 -巨定渗流 渗流-变形耦合 不连续变形分析(DDA)
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降雨作用下非饱和土边坡水力耦合过程分析 被引量:3
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作者 李滨锷 吴礼舟 +1 位作者 晏和开 冯少真 《人民黄河》 CAS 北大核心 2014年第9期105-108,共4页
基于渗流理论、弹性理论及VG土-水特征曲线模型,建立了二维非饱和土渗流-变形耦合控制方程组。该控制方程突破了饱和时渗透系数是常数的局限,适用于任意初始条件和降雨条件的土坡稳定性分析。有限元软件COMSOL Multiphysics能根据已建... 基于渗流理论、弹性理论及VG土-水特征曲线模型,建立了二维非饱和土渗流-变形耦合控制方程组。该控制方程突破了饱和时渗透系数是常数的局限,适用于任意初始条件和降雨条件的土坡稳定性分析。有限元软件COMSOL Multiphysics能根据已建好的非饱和土坡渗流-变形耦合模型开展分析。通过算例分析了非饱和土降雨入渗过程中渗流-变形的耦合效应,并探讨了考虑饱和渗透系数为变量情况以及不同的初始条件对渗流场和应力场的影响。结果表明:在非饱和土坡降雨入渗过程中渗流-变形的耦合效应是非常显著的,且与时间有关。对于湿陷性土,考虑耦合效应的压力水头变化总是慢于非耦合情况。饱和状态时渗透系数是应变的函数,其值的变化对非饱和土边坡渗流场有一定的影响,但对非饱和土边坡变形影响微弱。初始条件对渗流和变形的影响是非常大的。 展开更多
关键词 非饱和土边坡 渗流-变形耦合 降雨入渗 数值分析
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煤层气越流固气耦合数学模型的SIP分析 被引量:10
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作者 孙培德 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期494-498,共5页
应用煤岩固体变形与煤层气 (瓦斯 )越流相互作用的新观点 ,认识双层系统煤层气越流运移的机理 .在地球物理场作用下 ,双层系统煤层气越流实质上是可压缩性气体在各向异性且非均质的孔隙与裂隙双重可变形介质中的渗透与扩散的混合非稳定... 应用煤岩固体变形与煤层气 (瓦斯 )越流相互作用的新观点 ,认识双层系统煤层气越流运移的机理 .在地球物理场作用下 ,双层系统煤层气越流实质上是可压缩性气体在各向异性且非均质的孔隙与裂隙双重可变形介质中的渗透与扩散的混合非稳定流动过程 .依据这一新认识 ,建立了双层系统煤层气越流与煤岩弹性变形的固气耦合数学模型 ,并成功地应用该耦合模型于邻近层煤层气涌出的数值模拟实例中 .经实测结果验证 ,该固气耦合模型是符合实际的 ;同时 ,也表明解算该类固气耦合数学模型的计算机模拟方法———SIP算法是有效的 . 展开更多
关键词 煤层气 变形-越流场-渗流耦合 耦合模型 SIP分析 越流运移 变形介质
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A new apparatus for investigating stress,deformation and seepage coupling properties of rock fractures 被引量:2
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作者 刘才华 陈从新 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2011年第5期1662-1666,共5页
A true triaxial apparatus which is composed of three units was presented.The apparatus allows for investigations on deformation and seepage behaviors of a single rock fracture subjected to lateral stress and normal st... A true triaxial apparatus which is composed of three units was presented.The apparatus allows for investigations on deformation and seepage behaviors of a single rock fracture subjected to lateral stress and normal stress.The first unit has three jacks which can apply loads independently in three orthogonal directions.The second unit is used to supply water inflow,control seepage pressure and measure flow velocity in real time.The third unit is for measuring the normal deformation of rock fractures.Some tests for investigating the normal deformation and seepage behaviors of rock fractures subjected to normal and lateral loads on hard granite specimens with an artificial persistent fracture,were introduced.The results show that both the normal deformation and the hydraulic conductivity are influenced not only by the normal stress but also by the lateral stress.It is also shown that the aperture and the hydraulic conductivity decrease with the increasing normal stress but increase with the increasing lateral stress and both the aperture and the hydraulic conductivity obey exponential relationships with the normal stress and the lateral stress. 展开更多
关键词 true triaxial apparatus rock fractures normal stress lateral stress normal deformation seepage properties hydraulic conductivity
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