首页 | 官方网站   微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 15 毫秒
1.
刘泉声  刘学伟 《岩土力学》2014,299(2):305-321
裂隙岩体热-水-应力(THM)耦合是目前研究的热点和难点。首先总结了裂隙岩体多场耦合的机制、模型、方法及研究内容,并通过分析裂隙对THM耦合的重要控制作用,提出了在THM耦合中考虑裂隙网络扩展演化及模拟的关键问题,同时指出了研究的3个关键点:(1)建立考虑裂隙网络演化的耦合模型;(2)裂隙扩展的数值模拟方法;(3)THM耦合及岩体变形、失稳全过程的数值模拟算法。随后通过对模拟多场耦合和裂隙扩展数值方法的归类比较,重点论述了目前适用于模拟多场耦合下裂隙扩展模拟的各种数值方法(包括有限单元法、无单元法、单位分解法、离散单元法、岩石破裂过程分析方法和数值流形方法)的优缺点,并通过对比研究,推荐采用数值流形方法(NMM)来实现对关键问题的模拟研究。最后,对研究思路和难点进行了初步探讨。  相似文献   

2.
提出了一种计算土体渗流-应力耦合场的状态方程法。按平面应变问题,将描述渗流-应力耦合的平面固结方程进行空间离散,并用状态方程表示了有限元控制方程。利用牛顿-柯特斯公式,导出了当前时间步节点位移向量与前一时间步位移向量之间关系的递推公式。算例表明:状态方程法解决土体渗流-应力耦合问题与传统差分法相比的优势在于用较少的机时即可得到较为精确的解。  相似文献   

3.
荚颖  唐小微  栾茂田 《岩土力学》2010,31(8):2643-2647
通过构造Biot固结理论u-p方程的无网格伽辽金-有限元耦合方法,对砂土液化变形问题进行了数值模拟。对于饱和砂土,采用Oka等提出的弹塑性本构模型,同时采用更新的Lagrange计算格式推导了控制方程。耦合方法能够发挥有限元和无网格各自的优点,既避免了由于单元变形扭曲而引起的计算中断,也可节约计算时间,算例验证了该方法在地震液化问题中的有效性。  相似文献   

4.
孔洋  朱珍德  阮怀宁 《岩土力学》2018,39(6):2008-2016
节理岩体渗流-应力耦合特性研究是岩石力学领域的重点和难点。水利水电工程与地下工程中天然节理岩体往往处于三向不等压应力状态,针对三向应力状态下节理岩体渗流-应力耦合特性研究较少。其中,单节理岩体渗流-应力耦合特性研究是基础。首先分析与探究了单节理岩体侧向应力作用效果及渗流作用机制,在单节理岩体渗透性-应力耦合分析模型基础上推导了单节理岩体渗流-应力耦合的理论公式。通过室内真三轴渗流-应力耦合试验,基于全局优化算法的非线性拟合及块体离散元数值仿真,验证了所提出理论公式的合理性。基于电路原理,给出了模拟电路与渗流问题的相似物理量,通过引入等效渗流阻方法,探究了典型的含正六边形主干节理网络的渗流-应力耦合特性。该研究结果对实际工程岩体的渗流分析有一定的参考价值。  相似文献   

5.
泥岩隧道施工过程中渗流场与应力场全耦合损伤模型研究   总被引:6,自引:1,他引:5  
在连续损伤力学理论基础上,将塑性损伤演化及渗流相互耦合的概念引入Mohr-Coulomb 破坏准则,用于分析在孔隙压力和塑性损伤演化共同作用下岩石损伤演化机制,建立了相应的有限元损伤数值分析模型,并应用于比利时核废料库开挖过程中泥岩隧道附近围岩发生损伤演化、渗流场和应力场耦合过程分析中,得到了开挖引起的围岩损伤特性、孔隙压力以及渗透性的变化规律,为进一步研究隧道流变过程水力耦合特性合理的数值计算模型建立方法提供基础。  相似文献   

6.
杨勇  薛强  李国敏 《岩土力学》2010,31(9):2973-2977
基于流固耦合机制和多孔介质流体动力学理论,根据Landgem产气方程、气体状态方程,结合达西定律、有效应力原理,建立了渗流场-应力场耦合填埋气体运移模型。利用伽辽金方法对模型进行了离散,通过有限元方法对耦合作用下填埋气体压力分布规律进行了数值仿真分析,同时对垃圾填埋变形介质参数以及垃圾降解系数对填埋气体产气量影响进行了定量评价,表明耦合作用下抽气时孔隙结构发生改变,阻滞气体的运移,导致耦合作用较未考虑耦合作用的气体压力低。垃圾填埋气体的产气量小,对变形介质参数和降解系数的定量评价结果表明,垃圾填埋气体的产气量随着渗透系数和降解系数的增大而增加,因此耦合作用不能忽略。这不仅为准确控制气体的挥发与扩散以及气体资源的再利用提供可靠的理论依据,而且对于生态环境的保护和垃圾资源化利用具有重要的理论意义和实际应用价值。  相似文献   

7.
岩体渗流-应力耦合作用的研究是国内岩体渗流领域研究的热点问题,该问题在层状边坡工程中尤为常见。考虑到层状边坡岩体普遍存在的各向异性特征及渗流-应力耦合问题,基于等效连续介质模型和Louis经验公式,建立了层状边坡各向异性岩体渗流-应力耦合模型,应用COMSOL多物理场耦合软件对模型进行了数值计算。结果表明:该模型能够反映层状边坡岩体的各向异性变形及地下水渗流的非均匀性和各向异性特征。依托抚顺西露天矿南帮工程实例,通过采用不同的模型进行对比分析,研究了该边坡E800剖面地下水渗流情况。结果表明:采用该模型计算的潜水面与实际情况吻合较好,显示了该模型在层状边坡工程中良好的应用前景。  相似文献   

8.
殷德胜  汪卫明  陈胜宏 《岩土力学》2011,32(9):2861-2866
视岩石裂隙为一种“充填介质”,进而将有填充物和无填充物的裂隙统一处理,推导了裂隙面的刚度系数、导水系数和法向应力之间的关系式。在此基础上,根据块体单元法的应力、渗流分析的基本原理,即认为岩块为刚体、变形集中发生于裂隙面,假定岩块不透水、渗流仅通过裂隙面进行,并考虑了法向应力和裂隙面刚度、导水系数的关系式,运用两场交叉迭代法,提出了三维随机裂隙岩体渗流与应力耦合分析的块体单元模型。编写了相应的Fortran程序,该程序将块体元的应力、渗流两个分析模块整合在一起,计算效率较高。该模型的最大优势是能考虑大规模复杂的节理、裂隙,且前、后处理简单。通过沙沱重力坝的分析,验证了方法的准确性和有效性  相似文献   

9.
In this paper a finite volume (FV) numerical method is implemented to solve a Biot consolidation model with discontinuous coefficients. Our studies show that the FV scheme leads to a locally mass conservative approach which removes pressure oscillations especially along the interface between materials with different properties and yields higher accuracy for the flow and mechanics parameters. Then this numerical discretization is utilized to investigate different sequential strategies with various degrees of coupling including: iteratively, explicitly and loosely coupled methods. A comprehensive study is performed on the stability, accuracy and rate of convergence of all of these sequential methods. In the iterative and explicit solutions four splits of drained, undrained, fixed-stress and fixed-strain are studied. In loosely coupled methods three techniques of the local error method, the pore pressure method, and constant step size are considered and results are compared with other types of coupling methods. It is shown that the fixed-stress method is the best operator split in comparison with other sequential methods because of its unconditional stability, accuracy and the rate of convergence. Among loosely coupled schemes, the pore pressure and local error methods which are, respectively, based on variation of pressure and displacement, show consistency with the physics of the problem. In these methods with low number of total mechanical iterations, errors within acceptance range can be achieved. As in the pore pressure method mechanics time step increases more uniformly, this method would be less costly in comparison with the local error method. These results are likely to be useful in decision making regarding choice of solution schemes. Moreover, the stability of the FV method in multilayered media is verified using a numerical example.  相似文献   

10.
A non‐equilibrium sorption—advection—diffusion model to simulate miscible pollutant transport in saturated–unsaturated soils is presented. The governing phenomena modelled in the present simulation are: convection, molecular diffusion, mechanical dispersion, sorption, immobile water effect and degradation, including both physical and chemical non‐equilibrium processes. A finite element procedure, based on the characteristic Galerkin method with an implicit algorithm is developed to numerically solve the model equations. The implicit algorithm is formulated by means of a combination of both the precise and the traditional numerical integration procedures. The stability analysis of the algorithm shows that the unconditional stability of the present implicit algorithm is enhanced as compared with that of the traditional implicit numerical integration procedure. The numerical results illustrate good performance of the present algorithm in stability and accuracy, and in simulating the effects of all the mentioned phenomena governing the contaminant transport and the concentration distribution. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

11.
An unconditionally stable, fully explicit and highly precise multiple timescale finite element modeling scheme is described for a fully coupled hydro-mechanical (FCHM) analysis of saturated poroelastic media. The finite element method (FEM) is used for the discretization of the FCHM differential equation in the space domain. Direct integration is performed based on the precise time step integration method (PTSIM) for the time derivatives. Two configurations for the proposed scheme are constructed (abbreviated as PTSIM-f1 and -f2, respectively). The stability and convergence of the PTSIM-f1 and -f2 are proved using a matrix-based spectral analysis in the time domain. It is demonstrated that the explicit scheme proposed in this paper is unconditionally stable and independent of the time-step size. The algorithmic error estimation results indicate that the numerical modeling performed using PTSIM-f1 and -f2 in the time domain match the computer precision. Theoretically, the algorithmic error is caused by only the mesh discretization. Therefore, the proposed modeling scheme is a semi-analytical scheme. The applicability and accuracy of the proposed scheme are examined using sample calculations. By comparing with the analytical solutions, it is indicated that the modeling results have significant advantages over the standard FEM in terms of precision and computational efficiency for large timescales.  相似文献   

12.
王军祥  姜谙男 《岩土力学》2015,36(2):393-402
针对岩土工程材料应变软化问题及有限元对其数值计算时切线刚度矩阵负定造成求解困难的问题进行研究。建立了基于Drucker-Prager(D-P)强度准则的岩石弹塑性应变软化本构模型,本构积分算法采用一种完全隐式返回映射算法,它具有无条件稳定和精确的特点,详细论述了如何进行本构模型的程序化求解;考虑弧长法在判断切线刚度矩阵正定性导致效率低的缺点,在弹塑性增量有限元方程的迭代计算中尝试采用Newton-Raphson法和arc-length法(NR-AL法)联合迭代求解的思路,即在结构未达到极限荷载前采用NR迭代法,而当结构接近极限荷载时转换为AL法控制迭代,从而使结构越过峰值点进入软化区直至破坏,NR-AL法汲取了2者迭代求解中具有的优势;利用C++语言对所建应变软化模型的本构求解和弹塑性增量有限元方程迭代求解过程给予程序实现,应用所编程序进行数值计算,分析了D-P理想弹塑性模型、应变软化模型、应变硬化模型计算的应力-应变曲线的区别,同时将应变软化模型计算结果与试验数据进行了对比。研究结果表明:所建应变软化本构模型可以较好地模拟岩石材料的峰后软化特性,能够揭示峰后应变软化特性和破坏机制,同时NR-AL法能够求解由于应变软化造成的负刚度问题,也克服了单独使用弧长法时判断切线刚度矩阵正定性效率低的缺点。  相似文献   

13.
非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型及数值模拟   总被引:11,自引:2,他引:9  
张春会  于永江  赵全胜 《岩土力学》2009,30(9):2837-2842
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。  相似文献   

14.
气-水二相流和煤岩变形耦合作用是煤层气产出过程中一种复杂的物理现象,为准确描述这一现象,本文建立了气-水二相流和煤岩变形的微分方程,并用有限元分别将它们进行离散化,然后讨论了煤岩变形模型和气-水二相流模型进行耦合数值求解的方法。  相似文献   

15.
基于国内外研究现状和岩质滑坡案例,总结出岩质滑坡的水力致灾机制,归纳考虑水力作用下的岩质斜坡主要失稳破坏模式,评述了岩质斜坡稳定性分析方法。岩质滑坡的水力致灾机制主要由于水对滑体产生的静水压力(岩体侧面的推力、滑面的扬压力和岩体的浮力)和动水压力(向坡外的渗透力)作用。从渗流—应力耦合的角度可较全面评价水渗流对坡体稳定性的影响。斜坡的岩体结构决定了水力作用方式和坡体的失稳破坏形式,考虑水力作用下的岩质斜坡失稳破坏形式主要有:顺层滑动、平推式滑动、楔形体滑移和危岩的崩塌。对于水力作用下岩质斜坡的稳定性分析方法主要有极限平衡法、有限元强度折减法、基于断裂力学的危岩稳定性分析法和渗流—应力耦合模型分析法,其中前两种方法应用较为广泛。   相似文献   

16.
杜朋召  刘建  韩志强  徐华 《岩土力学》2013,34(Z1):393-405
用数值方法对岩质高边坡进行稳定性分析时,描述岩体结构对的精细程度会影响分析结果,但常见的有限单元法程序仍难以对复杂节理岩体进行精细建模。为解决这一问题,将结构面网络模拟与离散单元法相结合,在UDEC软件中,利用FISH语言编写网络模拟程序,依据结构面统计资料和结构面分级,实现对复杂岩体结构的精细描述。以某大型水电工程边坡为例,在对岩体结构进行精细描述的基础上,采用离散元强度折减法对边坡进行稳定性分析。通过与极限平衡法和一般离散元结果的对比,表明基于复杂岩体结构精细描述确定的边坡潜在滑动面和安全系数是合理的,为复杂岩质边坡破坏模式和稳定性的分析提供了新的途径。  相似文献   

17.
频率域激发极化法有限元数值模拟   总被引:2,自引:1,他引:1  
在频率较低和忽略电磁效应的情况下,利用有限单元方法和Cole-Cole模型对频率域激发极化法进行数值模拟.首先在三维地电条件下,给出电场的边值问题和变分问题,将Cole-Cole模型的频率响应引入到地电模型中,运用有限单元法对模型进行单元剖分、插值、积分和总体合成等,通过解方程最后得到表征频率域极化强度的参数幅频率.通过改变地电模型的参数,得到了不同的幅频率响应曲线.模拟结果与实际情况符合,表明该方法是正确和适用的.  相似文献   

18.
复杂岩体地下水运动问题的有限分析法   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
周志芳  李艳 《水科学进展》1997,8(3):240-246
在数值模拟方法基础上,提出了一种全局坐标下解复杂岩体地下水运动问题的有限分析法。算例表明,这种方法不仅可行,而且具有较高的数值求解精度。  相似文献   

19.
The concurrent multiscale method, which couples the discrete element method (DEM) for predicting the local micro‐scale evolution of the soil particle skeleton with the finite element method (FEM) for estimating the remaining macro‐scale continuum deformation, is a versatile tool for modeling the failure process of soil masses. This paper presents the separate edge coupling method, which is degenerated from the generalized bridging domain method and is good at eliminating spurious reflections that are induced by coupling models of different scales, to capture the granular behavior in the domain of interest and to coarsen the mesh to save computational cost in the remaining domain. Cundall non‐viscous damping was used as numerical damping to dissipate the kinetic energy for simulating static failure problems. The proposed coupled DEM–FEM scheme was adopted to model the wave propagation in a 1D steel bar, a soil slope because of the effect of a shallow foundation and a plane‐strain cone penetration test (CPT). The numerical results show that the separate edge coupling method is effective when it is adopted for a problem with Cundall non‐viscous damping; it qualitatively reproduces the failure process of the soil masses and is consistent with the full micro‐scale discrete element model. Stress discontinuity is found in the coupling domain. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

20.
郑安兴  罗先启 《岩土力学》2018,39(9):3461-3468
危岩是三峡库区典型的地质灾害类型之一,而主控结构面受荷断裂扩展是危岩发育成灾的关键核心。将危岩主控结构面类比为宏观裂纹,利用扩展有限元法在模拟裂纹扩展方面的优势,基于考虑裂纹面水压力作用的虚功原理推导出了采用扩展有限元法分析水力劈裂问题的控制方程,给出了危岩主控结构面水力劈裂问题的扩展有限元实现方法,对重庆万州太白岩危岩主控结构面的水力劈裂进行了数值模拟分析。计算结果表明:暴雨是威胁危岩稳定性的最敏感因素,随着裂隙水压力上升,裂端拉应力会急剧升高,危岩的稳定性降低;I型裂纹扩展是危岩主要的结构面扩展形式,结构面一旦发生开裂,将处于非稳定扩展状态。  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司    京ICP备09084417号-23

京公网安备 11010802026262号