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相似文献
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1.
基于多孔介质弹性理论,结合粒间吸应力表示的有效应力原理,建立了非饱和土固结的耦合偏微分控制方程.考虑一维问题,采用Laplace积分变换,得到了定荷载和双面排水条件下非饱和土固结的解析解答.通过数值算例,分析了土体饱和度对超孔隙水压力、有效应力以及土层沉降的影响规律.结果表明,土体的初始饱和度越高,则孔隙水压力消散得越快,有效应力增加越快.  相似文献   

2.
非饱和土的非线性固结模型和弹塑性固结模型及其应用   总被引:12,自引:2,他引:10  
把作者最近提出的非饱和土的增量非线性本构模型及由作者Alonso等人提出的非饱和土弹塑性模型引入陈正汉建立的非饱和土的固结理论,得到非饱和土的非线性固结模型和弹塑性固结模型,设计了有关程序,求解了地基在分级加载条件下的固结过程和塑性区的动态扩展,从而把非饱和土固结问题的研究推到了一个新水平。  相似文献   

3.
基于混合物理论的非饱和土的热-水-力耦合分析模型Ⅰ   总被引:3,自引:2,他引:1  
以混合物理论为基础研究了非饱和土的热-水-力多场耦合问题.将非饱和土视为由土骨架、液态水、水蒸气、干燥气体及溶解气体共5种组分构成的混合物,在组分的质量、动量守恒方程及整体能量守恒方程的基础上,引入了37个补充方程以形成封闭方程组.其中,利用水与水蒸气的化学势改变量相同,推导了在气压力变化条件下水与水蒸气相变平衡所满足的限制方程.最终控制方程以增量形式给出,6个方程求解6个未知量(3个土骨架位移、水压力、气压力及温度),充分反映了热膨胀、热渗流、水的相变、气体溶解及土骨架变形等多种现象的耦合过程.  相似文献   

4.
针对原状膨胀土对气候变化反映敏感的特点和其具有胀缩性、裂隙性、超固结性等力学特性,以非饱和土力学和损伤力学为基础,建立了一个非饱和膨胀土的弹塑性损伤本构模型及相应的固结模型.把原状膨胀土看成是由未损部分和损伤部分的复合体,未损部分用非饱和土的非线性本构关系描述,损伤部分用损伤演化方程和两个屈服面(即,加载屈服面和剪切屈服面)描述.其中的损伤演化方程包括加载引起的损伤和干湿循环引起的损伤两个方面,用作者研制的∞三轴试验确定.设计了相应的有限元程序UESEPDC;对非饱和膨胀土边坡进行了三相多场耦合问题的数值分析.分析分为4个阶段,得到了边坡在每一分析阶段的应力场、位移场、孔隙水压力场、孔隙气压力场、含水量场、基质吸力场、结构损伤演化场和塑性区扩展的动态图,较好地揭示了膨胀土边坡在开挖和气候变化条件下逐渐发生失稳滑动的现象及其机理.  相似文献   

5.
通过对非饱和土非线性本构方程和场方程的线性化,推导出了非饱和土的线性本构方程和场方程,把线性方程表示为与Biot饱和多孔介质方程相似的形式;证明了Darcy定律对非饱和土的适用性;说明了Biot饱和多孔介质方程是这些线性方程的特征。所有这些都表明用混合理论处理非饱和土本构问题的正确性。  相似文献   

6.
采用单应力变量法和双应力变量法建立了非饱和土的三剪统一强度准则,在此基础上用坐标平移法分别推导了相应的破坏应力比.将所得破坏应力比与非饱和土修正Cambridge模型进行结合,分别建立了单应力变量及双应力变量下的正常固结非饱和土三剪弹塑性本构模型,并对其做了ABAQUS二次开发.以南昌非饱和重塑红土为研究对象,分别对其做了非饱和土三轴固结排水试验验证、真三轴固结排水试验模拟,并研究了中间主应力影响系数b和基质吸力s对重力式挡土墙计算模型的影响.计算结果表明:所提的2种本构模型在三轴固结排水试验中均能很好地描述正常固结非饱和土的变形特性,且双应力变量下采用坐标平移法的模拟结果相对更为接近真实试验结果;在真三轴固结排水试验模拟中,采用双应力变量法相对单应力变量法所得偏应力和体应变偏大,随着中间主应力影响系数b增大,2种本构模型的偏应力和体应变也会随之增大;双应力变量下的重力式挡土墙计算模型更为稳定,随着中间主应力影响系数b或基质吸力s的增大,挡土墙模型土体位移相应减小,而墙后土体强度及稳定性相应增大.  相似文献   

7.
非饱和土层一维固结问题的解析解   总被引:5,自引:1,他引:4  
对一有限厚度,处于一维受荷状态,表面为透水透气面,底面为不透水不透气面的非饱和土层,依据Fredlund的非饱和土一维固结理论,由液相及气相的控制方程、Darcy定律及Fick定律,经Laplace变换及Cayley-Hamilton数学方法构造了顶面状态向量与任意深度处状态向量间的传递关系;通过引入初始及边界条件,得到了Laplace变换域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力以及土层沉降的解;实现Laplace逆变换,得到了时间域内的解析解;用一典型算例,与差分法结果进行对比,验证了其正确性.  相似文献   

8.
以混合物理论为基础建立了非饱和土非线性本构方程和场方程,把非饱和土作为3种组分构成的饱和混合物来研究,首先根据土力学成果提出了非饱和土混合物的基本假设,推导出适用于非饱和土混合物的熵不等式;然后采用混合物理论处理本构问题的常规方法得出了非饱和土非线性本构方程;最后把非线性本构方程代入混合物组分动量守恒定律,获得了非饱和土各组分运动的非线性场方程;并且给出了非饱和土混合物的能量守恒方程,从而形成了解决非饱和土混合物热力学过程的完备方程组。  相似文献   

9.
在基于Biot理论的饱和-非饱和多孔介质的动力-渗流模型中计及流固惯性耦合效应。对单轴应变的一维情况讨论了饱和和非饱和多孔介质中波传播传播过程的驻值失稳和逸散性,分解了流固粘弹耦合,流固惯性耦合,流固混合体的压缩性,孔隙水饱和度,及固体骨架在高应变速率下材料粘弹性本构行为等因素的影响。该工作将对克服饱和与非饱和多孔介质在强动荷载下波传播过程的数值求解困难提供理论上的依据和启示。  相似文献   

10.
解Biot固结方程的有限元方法   总被引:4,自引:0,他引:4  
饱和土固结的Biot理论将固结过程作为一个弹性体应力和孔隙流流动的耦合问题,和Terzhigi理论相比,它更能确切地反映固结机理.本文用经典变分原理导得固结问题一般的Biot有限元方程,具有明确的物理意义.这一结果已用来分析巴家咀土坝的固结过程,计算结果和工程实践一致.  相似文献   

11.
This paper investigates the fractional non-axisymmetric consolidation of stratified cross-anisotropic visco-poroelastic media. Firstly, based on the Laplace–Hankel transform, the ordinary differential equations of cross-anisotropic poroelastic media are derived, which are extended to those of fractional visco-poroelastic media by introducing the fractional Merchant model and the elastic-viscoelastic correspondence principle. Then, the extended equations are solved by the extended precise integration method (PIM), and the proposed theory is compared with the results reported in the references. Finally, selected numerical examples are performed to investigate the effects of the order of fractional derivative, viscoelasticity, cross-anisotropy and stratification on the non-axisymmetric consolidation.  相似文献   

12.
研究了孔隙介质中包括热和质量传递的全耦合多相流问题的代数多格子分析方法。数学模型包括质量、线性矩、能量平衡方程和本构方程,以位移、毛细压力、汽压和温度为基本变量,模型中采用了考虑毛细压力关系的修正有效应力概念,并考虑相变、热传导、对流和潜热交换(汽化-冷凝),气相是由易混合的干空气和水蒸气组成,视为理想气体。考虑显示出较高的计算效率。  相似文献   

13.
非饱和土一维固结的半解析解   总被引:1,自引:0,他引:1  
首先对Fredlund的非饱和土一维固结理论进行简化,由得到的液相及气相的控制方程、Darcy定律及Fick定律,经Laplace变换及Cayley-Hamilton定理构造了顶面状态向量与任意深度处状态向量间的传递关系;通过引入边界条件,得到了大面积瞬时加荷情况多种边界条件下Laplace变换域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力及土层沉降的解;采用Crump方法编制程序实现Laplace逆转换,得到了时间域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力、土层沉降的半解析解;引用典型算例,对单面排水排气情况,与已有的解析解进行对比,验证其正确性;对单面排气不排水情况,与差分法结果进行对比进一步证明半解析解的正确性,并进行固结特性分析.该研究对非饱和土一维固结的研究具有重要的意义.  相似文献   

14.
污染物在非饱和带内运移的流固耦合数学模型及其渐近解   总被引:3,自引:0,他引:3  
污染物在非饱和带中运移过程是多组分多相渗流问题,在考虑气相的存在对水相影响的前提下,基于流固耦合力学理论,建立了污染物在非饱和带内运移的流固耦合数学模型,对该强非线性数学模型采用摄动法及积分变换法进行拟解析求解,得出了解析表达式,对非饱和带内的孔隙压力分布、孔隙水流速以及污染物的浓度在耦合与非耦合气相条件下的分布规律进行解析计算,对该渐近解与Faust模型的计算结果进行了对比分析,结果表明:该模型解与Fausl解基本吻合,且气相作用以及介质的变形对溶质的输运过程产生较大的影响,从而验证了解析表达式的正确性和实用性,这为定量化预报预测污染物在非饱和带中迁移转化和实验室确定压力—饱和度—渗透率三之间的关系提供了可靠的理论依据。  相似文献   

15.
The paper is devoted to the homogenization of immiscible compressible two-phase two-component flow in heterogeneous porous media. We consider liquid and gas phases, two-component (water and hydrogen) flow in a porous reservoir with periodic microstructure, modeling the hydrogen migration through engineered and geological barriers for a deep repository for radioactive waste. Phase exchange, capillary effects included by the Darcy–Muskat law and Fickian diffusion are taken into account. The hydrogen in the gas phase is supposed compressible and could be dissolved into the water obeying the Henry law. The flow is then described by the conservation of the mass for each component. The microscopic model is written in terms of the phase formulation, i.e. the liquid saturation phase and the gas pressure phase are primary unknowns. This formulation leads to a coupled system consisting of a nonlinear parabolic equation for the gas pressure and a nonlinear degenerate parabolic diffusion–convection equation for the liquid saturation, subject to appropriate boundary and initial conditions. The major difficulties related to this model are in the nonlinear degenerate structure of the equations, as well as in the coupling in the system. Under some realistic assumptions on the data, we obtain a nonlinear homogenized problem with effective coefficients which are computed via a cell problem. We rigorously justify this homogenization process for the problem by using the two-scale convergence.  相似文献   

16.
讨论了结构与饱和土壤相互作用的固结分析问题.对于结构利用多重子结构分析技术实现向饱和土交界面上的凝聚.从而建立了结构与饱和土壤相互作用的固结控制方程.文中给出了问题求解的一次性算法方案,采取压力主从关系的手段处理边界上的不排水条件.文末给出数值算例.本文工作为大型结构与土体相互作用固结分析研究工作的深入创造了条件.  相似文献   

17.
This paper concerns the theory of consolidation for elastic solids with double porosity, and the governing fully coupled linear quasi-static equations are considered. The system of these equations is based on the equilibrium equations for a solid, conservation of fluid mass, the effective stress concept, and Darcy’s law for material with double porosity. Two levels of spatial cases of consolidation theory for a solid with double porosity are considered: equations of steady vibrations and equations of equilibrium. The fundamental solutions of these equations are constructed by means of elementary functions. Finally, the basic properties of these solutions are established.  相似文献   

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