非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型及数值模拟 被引量：25

1

作者 张春会 于永江 赵全胜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2837-2842,共6页

利用Weibull分布模拟煤岩弹性模量和强度的非均匀性,结合煤岩弹塑性变形理论和瓦斯渗流理论,建立了非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型,给出了该数学模型的有限元离散方程,开发了相应的数值计算程序Coupling Analysis。利用建立的... 利用Weibull分布模拟煤岩弹性模量和强度的非均匀性,结合煤岩弹塑性变形理论和瓦斯渗流理论,建立了非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型,给出了该数学模型的有限元离散方程,开发了相应的数值计算程序Coupling Analysis。利用建立的模型模拟了辽宁某瓦斯抽放试井瓦斯抽放过程,结果表明,在瓦斯抽放过程中,有效应力变化诱发煤岩局部进入塑性状态,塑性区透气系数增加了约4.9倍,而弹性受压区的透气系数最大减小至22%,计算实例的瓦斯压、煤岩有效应力和煤岩变形都呈现非对称性,但服从理论规律,表明采用Weibull分布能很好地模拟煤岩力学参数的非均匀性。 展开更多

关键词 WEIBULL分布 非均质煤岩 渗流-应力弹塑性耦合数学模型 有限元方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型研究(Ⅰ):模型建立及其数值求解程序 被引量：28

2

作者 王军祥 姜谙男 宋战平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期626-637,644,共13页

在地下水渗流场、应力场、损伤场的耦合作用下更易造成隧道围岩坍塌或涌水等灾害。首先,将围岩材料视作各向同性连续介质,基于Drucker-Prager准则建立岩石弹塑性损伤本构模型,采用完全隐式返回映射算法实现弹塑性损伤本构方程的数值求... 在地下水渗流场、应力场、损伤场的耦合作用下更易造成隧道围岩坍塌或涌水等灾害。首先,将围岩材料视作各向同性连续介质,基于Drucker-Prager准则建立岩石弹塑性损伤本构模型,采用完全隐式返回映射算法实现弹塑性损伤本构方程的数值求解。其次,以上述研究为基础根据岩石处于弹塑性状态时渗透系数动态演化公式,建立岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型,并给出三场耦合情况下的数值求解迭代方法。针对耦合模型中涉及参数较多且不易测定的问题,基于差异进化算法原理建立智能反分析方法,对耦合模型中的损伤参数进行反演。最后,利用C++语言编制相应的岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合程序和参数反演程序,利用所编程序进行以下计算:(1)对智能反分析程序的性能、正确性进行分析,对比不同差异策略、交叉因子、变异因子的反演精度和收敛速度。(2)分别采用弹性模型和弹塑性损伤模型进行隧道围岩位移场、应力场的计算。(3)不考虑力学作用的情况下进行孔隙水压力、渗流量的计算。(4)采用所建耦合模型计算得到隧道围岩应力场、渗流场以及损伤场的相互影响规律。研究结果表明,基于差异进化算法的智能反分析程序能够较好地解决耦合模型中损伤参数不易确定的难题,为实际工程中获得不易测定的计算参数提供了有效的方法,同时所建立的耦合模型通过应力、渗流和损伤的相互作用更能够真实地反映出岩石材料的宏观破坏现象,所编计算程序能够模拟地下水渗流场、应力场、损伤场之间的耦合特性,为受地下水影响严重的工程建设提供了方法,研究结论为后期对实际隧道工程进行耦合计算奠定基础。 展开更多

关键词 弹塑性损伤本构模型 渗透系数 弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型 损伤参数反演

在线阅读 下载PDF 职称材料

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 被引量：12

3

作者 王军祥 姜谙男 宋战平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期3606-3614,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 近海富水区隧道 围岩稳定性 弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型 智能反分析 程序编制

在线阅读 下载PDF 职称材料

工程岩体地下水渗流-应力-温度耦合作用数学模型的研究 被引量：33

4

作者 黄涛 杨立中 陈一立 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第1期11-15,共5页

为了探讨工程岩体赋存地下水渗流场、应力场与温度场之间存在的相互作用，从场性能等效的原则出发，通过等效性能场之间耦合作用机理的研究，初步建立了一个工程岩体地下水渗流场、应力场与温度场耦合作用的简单的数学模型，为３场之间... 为了探讨工程岩体赋存地下水渗流场、应力场与温度场之间存在的相互作用，从场性能等效的原则出发，通过等效性能场之间耦合作用机理的研究，初步建立了一个工程岩体地下水渗流场、应力场与温度场耦合作用的简单的数学模型，为３场之间耦合作用定量研究提供参考。 展开更多

关键词 岩体 渗流 应力 温度 耦合 数学模型 地下水

在线阅读 下载PDF 职称材料

变温条件下弹塑性油藏中多相渗流的流固耦合数学模型与数值模拟 被引量：8

5

作者 王自明 杜志敏 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期68-72,共5页

基于流固耦合力学理论和热力学理论 ,建立了变温条件下弹塑性油藏中多相渗流的数学模型。假设油藏中岩石固相骨架是可变形的 ,孔隙流体压力、温度场的变化将导致油藏内有效应力发生变化 ,从而导致岩石骨架变形 ,这种变形反过来又影响多... 基于流固耦合力学理论和热力学理论 ,建立了变温条件下弹塑性油藏中多相渗流的数学模型。假设油藏中岩石固相骨架是可变形的 ,孔隙流体压力、温度场的变化将导致油藏内有效应力发生变化 ,从而导致岩石骨架变形 ,这种变形反过来又影响多相流体的渗流。建立变温条件下完全耦合的流体渗流方程和固相变形方程 ,它们互不独立 ,不能单独求解 ,只能联立求解。假设岩石骨架具有弹塑性 ,采用了建立在屈服准则基础上的弹塑性本构模型。针对某些温度场变化大的油藏 ,如注热水、注蒸汽开采的油藏 ,充分考虑了温度场变化对岩石骨架变形和流体渗流的影响。将“热载荷”概念引入固相变形方程来描述这种影响 ,并给出了热载荷的求法。交替运用有限差分和有限元法给出变温条件下的耦合数值模拟方法。所建立的数值模拟方法可作为编制变温流固耦合软件的依据。参 展开更多

关键词 弹塑性油藏 变温条件 多相渗流 流固耦合 数学模型 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

黏土岩温度-渗流-应力耦合特性试验与本构模型研究进展 被引量：23

6

作者 陈卫忠 龚哲 +2 位作者 于洪丹 马永尚 田洪铭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1217-1238,共22页

高放废物处置库、垃圾填埋场等工程中常常涉及到温度场(T)、渗流场(H)和应力场(M)的耦合作用的问题。从试验和理论模型两个角度综述国内外黏土岩温度-渗流-应力耦合特性的研究进展,主要包括其传热特性、温度影响下的渗流特性、变形、强... 高放废物处置库、垃圾填埋场等工程中常常涉及到温度场(T)、渗流场(H)和应力场(M)的耦合作用的问题。从试验和理论模型两个角度综述国内外黏土岩温度-渗流-应力耦合特性的研究进展,主要包括其传热特性、温度影响下的渗流特性、变形、强度、蠕变特性。在此基础上,重点分析了黏土岩水-热迁移模型以及热-力耦合本构模型的适应性。基于上述认识,通过试验研究了比利时Boom clay在温度作用下的强度、渗透性、蠕变性等特征。结果表明:随着温度升高,Boom clay的强度有所降低,渗透性显著增强,蠕变速率明显加快。提出了适用于Boom clay的THM耦合弹塑性损伤模型,计算结果验证了模型能合理反映温度的影响。最后,探讨了黏土岩THM耦合机理研究的不足和今后的研究方向。 展开更多

关键词 黏土岩 温度-渗流-应力耦合 水热迁移 力学性质 本构模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

泥岩渗流-应力耦合蠕变损伤模型研究(Ⅱ)：数值仿真和参数反演 被引量：8

7

作者 贾善坡 陈卫忠 +1 位作者 于洪丹 李香玲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期3163-3170,共8页

进一步分析了第Ⅰ部分[1]提出的泥岩渗流-应力耦合蠕变损伤模型。在连续损伤力学理论和比奥(Biot)理论的基础上,导出了考虑渗流-应力-损伤耦合的蠕变损伤有限元格式,建立了弹性预测、塑性修正、损伤修正-渗透系数修正的数值分析框架,编... 进一步分析了第Ⅰ部分[1]提出的泥岩渗流-应力耦合蠕变损伤模型。在连续损伤力学理论和比奥(Biot)理论的基础上,导出了考虑渗流-应力-损伤耦合的蠕变损伤有限元格式,建立了弹性预测、塑性修正、损伤修正-渗透系数修正的数值分析框架,编制了非线性有限元分析程序。根据监测的衬砌长期变形数据,采用优化反分析法获得了蠕变损伤模型中的待定参数,并应用于比利时核废料库施工过程中泥岩巷道围岩渗流-应力耦合过程、损伤演化以及长期稳定性分析,研究结果表明,泥岩开挖后渗透性明显增大,约为原岩的120倍,蠕变效应导致泥岩裂隙和渗透性自愈合,约3.5年后渗透性基本恢复到原岩的数量级,围岩中部的蠕变明显大于顶部和底部。研究成果对软岩隧洞长期稳定性的预测与预报具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 泥岩 本构模型 损伤力学 渗流-应力耦合 有限元 反演

在线阅读 下载PDF 职称材料

含坚固性系数的应力-温度场中瓦斯渗流耦合模型初探 被引量：6

8

作者 袁梅 何明华 +2 位作者 王珍 许石青 陈博 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2012年第7期214-216,共3页

文章以贵州五轮山、玉舍及响水煤矿三层坚固性系数各异的型煤为对象,利用自主研发的三轴渗透仪,进行了不同坚固性系数条件下的恒温-变平均有效应力的三轴渗流实验,实验结果表明相同实验条件坚固性系数与渗透率呈正相关关系,并服从乘幂... 文章以贵州五轮山、玉舍及响水煤矿三层坚固性系数各异的型煤为对象,利用自主研发的三轴渗透仪,进行了不同坚固性系数条件下的恒温-变平均有效应力的三轴渗流实验,实验结果表明相同实验条件坚固性系数与渗透率呈正相关关系,并服从乘幂函数分布,利用实验结论确定了有坚固性系数条件下应力-温度场中的瓦斯运动方程,并以此为基础,建立了含坚固性系数条件下应力-温度场中的瓦斯渗流模型,研究结果对探讨坚固性系数对瓦斯灾害的影响具有较大的理论价值。 展开更多

关键词 坚固性系数 应力-温度场 渗流方程 耦合模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

弹性油藏中多相渗流的流-固-热耦合数学模型 被引量：4

9

作者 王自明 杜志敏 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 2003年第1期29-31,37,共4页

基于对油藏中三大物理场 (流体力场、固体力场及温度场 )的系统分析 ,综合运用渗流力学、岩石力学、热力学理论 ,建立了一个全新的油藏渗流的流 固 热耦合模型。该模型假设岩石骨架是可变形的 ,油藏内热量按热力学定律自由传递 ,孔隙... 基于对油藏中三大物理场 (流体力场、固体力场及温度场 )的系统分析 ,综合运用渗流力学、岩石力学、热力学理论 ,建立了一个全新的油藏渗流的流 固 热耦合模型。该模型假设岩石骨架是可变形的 ,油藏内热量按热力学定律自由传递 ,孔隙流体压力和热应力会导致岩石骨架的变形 ;反之 ,岩石骨架的变形又会导致储渗特性和孔隙流体压力的改变 ,还会导致温度场的改变。建立了安全耦合的流体渗流方程、岩石变形方程和温度场方程 ,三者之间互含耦合项 ,互不独立 ,只能联立求解。给出了模型的数值求解思路。该文所建立的模型实现了油藏中渗流、变形、变温三者间真正意义上的耦合 ,较之已有的油藏渗流模型更能反映油藏的实际 ,是对油藏传统渗流理论和流固耦合力学理论的发展 ,能广泛运用于石油工程许多领域 ,该模型同时也为编制流 固 展开更多

关键词 油藏 弹性介质 温度场 渗流 流-固-热耦合 数学模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

压力溶解对颗粒聚集岩体中热-水-应力耦合作用的弹塑性有限元分析 被引量：3

10

作者 周英博 张玉军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1781-1790,共10页

将Taron等提出的颗粒聚集体的压力溶解模型引入笔者所研制的孔隙介质热-水-应力耦合有限元程序中,并使用摩尔-库仑准则,针对一个假设的实验室尺度且位于饱和石英颗粒聚集岩体中的高放废物地质处置库模型,拟定弹性分析和弹塑性分析两种... 将Taron等提出的颗粒聚集体的压力溶解模型引入笔者所研制的孔隙介质热-水-应力耦合有限元程序中,并使用摩尔-库仑准则,针对一个假设的实验室尺度且位于饱和石英颗粒聚集岩体中的高放废物地质处置库模型,拟定弹性分析和弹塑性分析两种计算工况,进行4 a处置时段的数值模拟,考察了岩体中的温度、颗粒界面水膜及孔隙中的溶质浓度、迁移和沉淀质量、孔隙率及渗透系数、孔隙水压力、地下水流速和应力及塑性区的变化、分布情况。结果主要显示:弹塑性分析中由于应力调整和增大了分子扩散系数,使得塑性区的颗粒介质的溶解、迁移和沉淀有明显的变化,并对渗流场(孔隙水压力及流速)和应力场产生显著的影响。但两种工况弹性区中的颗粒介质的溶解、迁移和沉淀差别较小。 展开更多

关键词 压力溶解 颗粒聚集岩体 弹塑性模型 热-水-应力耦合 有限元分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑渗透动水压力时等效连续岩体渗流场与应力场耦合分析的数学模型 被引量：9

11

作者 柴军瑞 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 2001年第6期14-17,共4页

渗流对等效连续岩体的作用力包括渗透静水压力和渗透动水压力 (渗流体积力 )两部分。文中较全面地引入渗流与应力之间的相互作用关系 ,同时考虑渗透静水压力和渗流体积力的作用 ,以渗透系数与空隙率、体积应变的关系为桥梁 ,建立等效连... 渗流对等效连续岩体的作用力包括渗透静水压力和渗透动水压力 (渗流体积力 )两部分。文中较全面地引入渗流与应力之间的相互作用关系 ,同时考虑渗透静水压力和渗流体积力的作用 ,以渗透系数与空隙率、体积应变的关系为桥梁 ,建立等效连续岩体渗流场与应力场耦合分析的数学模型 ,并采用有限元数值方法结合算例进行双场耦合分析与计算。结果表明 ,计入耦合作用 ,岩体各应力分量有不同程度的增大。 展开更多

关键词 等效连续岩体 渗透动水压力 体积应变 渗流场 应力场 耦合分析 渗透系数 数学模型 岩体力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于损伤的渗流-应力耦合模型在工程地下水迁移研究中的应用 被引量：1

12

作者 张莱 陆桂华 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2010年第6期58-62,共5页

研究岩石破坏过程中的损伤演化规律以及与之相伴而生的渗透性变化规律,采用应变主轴、损伤主轴和附加渗透主轴一致的原则,建立了基于应变-损伤-附加渗透性、反映岩石强度变化非线性特征的损伤演化模型。该模型使得耦合计算过程物理意义... 研究岩石破坏过程中的损伤演化规律以及与之相伴而生的渗透性变化规律,采用应变主轴、损伤主轴和附加渗透主轴一致的原则,建立了基于应变-损伤-附加渗透性、反映岩石强度变化非线性特征的损伤演化模型。该模型使得耦合计算过程物理意义清晰明了,并准确表达了耦合过程的非线性关系。 展开更多

关键词 岩石损伤 渗透性 渗流-应力耦合模型 地下水迁移

在线阅读 下载PDF 职称材料

CO_2注入岩体的热-气-应力耦合二维弹塑性有限元分析 被引量：4

13

作者 张玉军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期582-586,共5页

目前国内关于CO2地质埋存课题的研究已经起步,其中与岩石力学有关的工作急需加强。为此,考虑到向含气地层中注入CO2时岩石、气体和温度的相互作用,将CO2视为理想气体,使用Drucker-Prager屈服准则和‘无拉应力’判据,建立了一个热-气-应... 目前国内关于CO2地质埋存课题的研究已经起步,其中与岩石力学有关的工作急需加强。为此,考虑到向含气地层中注入CO2时岩石、气体和温度的相互作用,将CO2视为理想气体,使用Drucker-Prager屈服准则和‘无拉应力’判据,建立了一个热-气-应力耦合模型并研制了相应的二维有限元程序。假定了一个由下部注入层和上覆冠石层组成的CO2埋存地质系统,以此为数值模拟的对象,分析了CO2在不同的注入速率和注入时间条件下岩体的中的位移、应力、受拉与塑性破坏区的变化和分布情况,结果显示,为保证CO2注入岩体的稳定,应优择最佳的注入速率和注入时间。 展开更多

关键词 CO2地质埋存 热-气-应力耦合模型 有限元方法 弹塑性分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型 被引量：1

14

作者 吴桂香 范今华 赵丽梅 《黑龙江水利科技》 2002年第3期45-47,共3页

从碾压混凝土坝的渗透特性出发 ,分析了碾压混凝土坝层 (缝 )面渗流与坝体应力相互影响的耦合机理 ,层 (缝 )面渗流向层(缝 )壁面施加法向渗透压力和切向拖曳力来影响坝体应力 ,坝体应力改变层 (缝 )面的等效隙宽来影响渗流 ,进而提出... 从碾压混凝土坝的渗透特性出发 ,分析了碾压混凝土坝层 (缝 )面渗流与坝体应力相互影响的耦合机理 ,层 (缝 )面渗流向层(缝 )壁面施加法向渗透压力和切向拖曳力来影响坝体应力 ,坝体应力改变层 (缝 )面的等效隙宽来影响渗流 ,进而提出了碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析的数学模型 ,讨论了该耦合模型的有限元数值解法 ,并给出了工程应用实例。由计算实例可以看出 ,耦合作用使坝体渗流场发生变化 ,并且使坝体应力增大 ,使坝踵处的应力集中加剧。 展开更多

关键词 数学模型 渗流场 碾压混凝土坝 应力场 耦合模型 有限元

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于渗流-应力耦合分析的野鸡尾尾矿坝稳定性研究 被引量：15

15

作者 周舒威 李庶林 +1 位作者 李青石 陈际经 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2012年第4期494-501,共8页

基于渗流场与应力场耦合机理,对柿竹园野鸡尾尾矿坝进行稳定性研究。研究渗流-应力的耦合效应,提出了渗流-应力耦合以及渗流体积力计算的实施方案;建立二维的有限元渗流-应力耦合计算模型,分析了考虑耦合效应时的尾矿坝渗流场、位移场... 基于渗流场与应力场耦合机理,对柿竹园野鸡尾尾矿坝进行稳定性研究。研究渗流-应力的耦合效应,提出了渗流-应力耦合以及渗流体积力计算的实施方案;建立二维的有限元渗流-应力耦合计算模型,分析了考虑耦合效应时的尾矿坝渗流场、位移场、应力场;最终分析了不同耦合关系对于渗流量、位移场、等效渗透集中力以及应力场的影响。研究结果表明:当前水力条件下,尾矿坝稳定性良好;尾矿坝主要受水平渗透力作用,初期坝坝顶、坝脚以及坝底等处应力集中;尾矿坝的渗流-应力作用不容忽视,不同的耦合关系对于x方向位移、渗透力的预测影响巨大;考虑渗流-应力耦合关系得到的主应力、剪应力以及竖向位移,比不考虑耦合效应时大。 展开更多

关键词 尾矿坝 渗流-应力耦合分析 有限元计算模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

弹性气藏中气体渗流的气—固—热耦合数学模型 被引量：5

16

作者 王自明 江同文 +1 位作者 宋文杰 杜志敏 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期85-87,共3页

综合应用渗流力学、岩石力学、热力学理论 ,建立起以气体压力、岩石固相质点位移、绝对温度为基本变量的全新的气—固—热耦合数学模型。该模型假设气藏岩石骨架是可变形的 ,气藏内热量按热力学定律自由传递 ,模型包括完全耦合的气体渗... 综合应用渗流力学、岩石力学、热力学理论 ,建立起以气体压力、岩石固相质点位移、绝对温度为基本变量的全新的气—固—热耦合数学模型。该模型假设气藏岩石骨架是可变形的 ,气藏内热量按热力学定律自由传递 ,模型包括完全耦合的气体渗流方程、温度场方程和岩石变形方程。文章所建立的模型实现了气藏中渗流、变形、变温三者间真正意义上的耦合 ,较之已有的气藏渗流模型更能反映气藏实际 ,是对气藏传统渗流理论和流固耦合力学理论的发展 。 展开更多

关键词 弹性气藏 气体渗流 气-固-热耦合数学模型 弹性介质

在线阅读 下载PDF 职称材料

低渗透油藏渗流场与应力场耦合规律研究 被引量：9

17

作者 周志军 李菁 +3 位作者 刘永建 宋考平 刘薇薇 李啸峰 《石油与天然气地质》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期391-396,404,共7页

基于岩石力学、渗流力学、地质力学、计算力学以及流-固耦合渗流的基本理论,考虑低渗透油藏渗流时的启动压力梯度和低渗透储层的流-固耦合特征,建立了低渗透油藏渗流场和应力场耦合的数学模型和数值模型。采用有限差分与有限元相结合的... 基于岩石力学、渗流力学、地质力学、计算力学以及流-固耦合渗流的基本理论,考虑低渗透油藏渗流时的启动压力梯度和低渗透储层的流-固耦合特征,建立了低渗透油藏渗流场和应力场耦合的数学模型和数值模型。采用有限差分与有限元相结合的耦合数值计算方法进行了程序设计,研究了低渗透油藏渗流场和应力场的耦合规律。通过数值模拟方法对单井枯竭式开采过程中应力-应变随时间和空间的变化规律、岩石物性参数动态变化规律及开发指标变化规律进行了研究,并和刚性模型的计算结果进行了分析比较。可以看出,低渗透油藏的流-固耦合效应非常明显。 展开更多

关键词 渗流场 应力场 流-固耦合 数学模型 数值模拟 低渗透油藏

在线阅读 下载PDF 职称材料

煤层气渗流流固耦合数学建模及求解 被引量：10

18

作者 徐剑良 刘全稳 +3 位作者 李志军 陈国民 李洪玺 王立志 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期81-83,共3页

煤层气的开采,使孔隙流体的压力发生变化,引起煤岩骨架有效应力改变及重新分布,并导致煤岩骨架的变形。煤岩骨架的变形将导致煤岩孔隙体积的改变,从而引起煤岩物性、煤岩密度、孔隙压缩系数的变化,进而影响孔隙流体的渗流与开采。因此,... 煤层气的开采,使孔隙流体的压力发生变化,引起煤岩骨架有效应力改变及重新分布,并导致煤岩骨架的变形。煤岩骨架的变形将导致煤岩孔隙体积的改变,从而引起煤岩物性、煤岩密度、孔隙压缩系数的变化,进而影响孔隙流体的渗流与开采。因此,气、水渗流与煤岩变形相互影响,相互制约。文章从煤层气藏的储存特性入手,建立了煤层气渗流流固耦合的数学模型,并利用有限差分法对数学模型进行数值求解,以求更加真实地反映出煤层气渗流过程中流体与煤岩之间的动态耦合关系。 展开更多

关键词 流固耦合 数学建模 孔隙流体 数学模型 有限差分法 发生变化 有效应力 孔隙体积 压缩系数 相互影响 煤岩变形 相互制约 煤层气藏 数值求解 耦合关系 渗流过程 新分布 骨架 水渗流 开采

在线阅读 下载PDF 职称材料

土质边坡的饱和-非饱和渗流分析及特殊应力修正 被引量：35

19

作者 谢强 田大浪 +2 位作者 刘金辉 张建华 张志斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期879-892,共14页

基于连续多孔介质原理与混合体原理引入流-固耦合模型,采用FISH语言编制程序,建立了初始渗流场设置函数、饱和-非饱和渗流分析模块、特殊应力修正模块以及非饱和单元抗剪强度修正模块,实现了利用FLAC3D进行饱和-非饱和渗流分析,同时基... 基于连续多孔介质原理与混合体原理引入流-固耦合模型,采用FISH语言编制程序,建立了初始渗流场设置函数、饱和-非饱和渗流分析模块、特殊应力修正模块以及非饱和单元抗剪强度修正模块,实现了利用FLAC3D进行饱和-非饱和渗流分析,同时基于饱和-非饱和渗流场修正非饱和区土体单元的有效应力以及抗剪强度,完成了将FLAC3D中饱和土流-固耦合计算原理扩展到非饱和土中。在二次开发的分析模块基础上对Liakopoulos砂柱排水试验进行数值模拟,验证了计算模型和计算程序的正确性。同时也研究了降雨入渗对土质边坡的渗流场、位移场以及稳定性演变过程的影响,揭示了降雨诱发边坡失稳的机制。 展开更多

关键词 流-固耦合模型 初始渗流场 饱和-非饱和渗流 应力修正

在线阅读 下载PDF 职称材料

流-固全耦合新模型研究 被引量：5

20

作者 刘晓旭 胡勇 +1 位作者 赵金洲 胡永全 《断块油气田》 CAS 2006年第3期45-46,60,共3页

在油藏开采过程中,储层岩石体变形与流体的流动是相互耦合作用的,并且流体渗流时的压力、饱和度也是不断变化的。假设岩石体变形为弹性小变形,建立其变形方程。由达西定律,考虑油、水两相流体耦合渗流时的饱和度变化,经过推导变换,得到... 在油藏开采过程中,储层岩石体变形与流体的流动是相互耦合作用的,并且流体渗流时的压力、饱和度也是不断变化的。假设岩石体变形为弹性小变形,建立其变形方程。由达西定律,考虑油、水两相流体耦合渗流时的饱和度变化,经过推导变换,得到了油、水两相流体的耦合渗流方程,从而得到了以岩石质点位移、流体压力和流体饱和度为未知量的流-固耦合数学模型,并给出了求解数学模型所需的定解条件。新模型拓宽了以前以岩石质点和流体压力为未知量的流-固耦合数学模型,实现了岩石变形和流体渗流的真正意义上的耦合,丰富了流-固耦合理论,为考虑流-固耦合影响下的油藏数值模拟奠定了理论基础。 展开更多

关键词 流-固耦合 变形场 渗流场 流体压力 饱和度 数学模型

在线阅读 下载PDF 职称材料