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流固耦合道理 ——土石夹杂体边坡失稳的流一固

发布时间:2019-11-04

  流固耦合道理 ——土石夹杂体边坡失稳的流一固耦合特征研究 何晓英 研究目标 云阳凉水井滑坡 巫山滑坡 新滩土石夹杂体边坡 库区土石夹杂体边坡 第一章 流固耦合道理 Part 1 根基概念 正在力学范畴中渗流场取应力场耦合感化又 被称之为“流一固耦合感化”; 正在地球科学范畴中常称之为“水一岩(土)相 互感化”。 第一章 流固耦合道理 Part 1 土石夹杂体耦合机理 ◎岩体渗流场取应力场的耦合 渗流场通过于裂隙壁面上的法向渗入压力和切向托 曳力而影响岩体的应力分布;应力通过改变裂隙宽度而影响 裂隙的渗入系数,从而影响岩体的渗入性及岩体的渗流场。 ◎土体渗流场取应力场的耦合 渗畅通过于某感化面上的渗入压力和正在渗流区域内 分布的渗流体积力而影响土体的应力分布;应力通过改变土 体的体积应变及孔隙率而影响岩体的渗入系数,亚洲通,从而影响渗 流场。 第一章 流固耦合道理 Part 1 流一固耦合问题的求解方式 成立满脚必然初始前提和鸿沟前提的微分或偏微分方程 通过解析法和数值计较的方式来求出切确解或数值解 ◎解析方式 ◎数值方式 第二章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合道理 Part 1 土石夹杂体边坡失稳的流一固耦合数学模子 耦合机理 ◎根基假定 (1)土石夹杂体是完全饱和各向同性体线)固体颗粒和孔隙水能够压缩 (3)固体骨架的变形服从Terzaghi无效应力道理 (4)孔隙水渗流从命Darcy定律 (5)岩土质点正在渗流过程中要发生位移 (6)土石夹杂体的孔隙率和渗入系数是动态变化的 第二章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合道理 Part 1 土石夹杂体边坡失稳的流一固耦合数学模子 耦合机理 ◎渗流场影响下的应力场方程 (1)本构关系 (2)几何方程 (3)应力均衡方程 渗流场影响下的应力场方程 第二章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合道理 Part 1 土石夹杂体边坡失稳的流一固耦合数学模子 耦合机理 ◎应力场影响下的渗流场方程 (1)考虑流体、固体骨架分管荷载的无效应力道理 流体质点的速度 (2)土石夹杂体骨架的持续性方程 (3)孔隙流体(不考虑源汇项)的持续性方程 第二章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合道理 Part 1 土石夹杂体边坡失稳的流一固耦合数学模子 耦合机理 ◎应力场影响下的渗流场方程 联立以上式子得 土石夹杂体流一固耦合渗流场持续性方程 第二章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合道理 Part 1 土石夹杂体边坡失稳的流一固耦合数学模子 耦合机理 ◎定解前提 l)鸿沟前提 第一类(己知水头鸿沟前提) 第二类(流量鸿沟前提) 第三类鸿沟前提(夹杂鸿沟前提) 2)初始前提 第二章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合道理 Part 1 土石夹杂体边坡失稳的流一固耦合数学模子 耦合机理 ◎应力场定解前提 l)位移鸿沟前提 l)应力鸿沟前提 第三章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合数值模仿 Part 1 分 耦合机理 析 方 法 研究边坡变形机理的次要手段次要有 室内地质力学模子 ◎物理模仿 现场试验模子 ◎数值模仿 差分法 无限元法 鸿沟元法 离散元法 持续介质、小变形 拉格朗日算法、大变形 FLAC软件 第三章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合数值模仿 Part 2 数值阐发模子及计较前提 耦合机理 ◎计较模子 第三章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合数值模仿 Part 3 数值阐发模子及计较前提 耦合机理 ◎边坡剖面无限元网格划分 第三章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合数值模仿 Part 4 模仿降雨过程 耦合机理 ◎分歧时辰地下水浸湿面 分歧工况时的降雨强度及降雨持时 第三章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合数值模仿 Part 5 模仿计较成果阐发 耦合机理 ◎分歧时辰地下水浸湿面 ◎不变性阐发 分歧水位时的不变系数 第三章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合数值模仿 Part 5 模仿计较成果阐发 耦合机理 ◎应力场阐发 初始形态最大剪应变增量分布(m) 完全饱和形态最大剪应变增量分布(m) 第三章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合数值模仿 Part 5 模仿计较成果阐发 耦合机理 ◎应力场阐发 完全饱和形态时塑性区分布图 完全饱和形态时最大从应力云图(Pa) 第三章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合数值模仿 Part 5 模仿计较成果阐发 耦合机理 ◎渗流场阐发 初始形态孔隙水压力分布 完全饱和形态孔隙水压力分布 第三章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合数值模仿 Part 5 模仿计较成果阐发 耦合机理 ◎渗流场阐发 完全饱和形态孔隙水压力分布 第三章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合数值模仿 Part 5 模仿计较成果阐发 耦合机理 ◎位移场阐发 完全饱和形态时的位移矢量图 完全饱和形态时的速度矢量图 第三章 土石夹杂边坡失稳的流固耦合数值模仿 Part 5 模仿计较成果阐发 耦合机理 ◎位移场阐发 完全饱和形态时X标的目的位移云图(mm) 完全饱和形态时y标的目的位移云图(mm) 第四章 结论 Part 1 结论 耦合机理 流固耦合阐发的根基步调: 1.成立物理模子 2.成立流——固耦合数学模子 3.成立渗流场影响下的应力场方程 4.成立应力场影响下的渗流场方程 5.弥补定解前提 6.进行流——固耦合数值模仿 7.模仿成果阐发 8.结论 THE END ——何晓英

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