土體滲流場與應(yīng)力場耦合研究.pdf

1、非飽和滲流問題以及與應(yīng)力場的耦合問題是巖土工程重要的研究內(nèi)容。很多工程問題都要考慮到非飽和滲流的影響，對飽和－非飽和滲流問題進行研究無論在理論上還是在工程應(yīng)用中，都具有十分重要的意義。巖土介質(zhì)中滲流場和應(yīng)力場是相互聯(lián)系、相互作用的，其相互影響體現(xiàn)了兩場之間存在耦合關(guān)系，把滲流場和應(yīng)力場作為一個系統(tǒng)，研究和探討滲流場和應(yīng)力場的耦合問題，是有必要的。 本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，主要研究和探討了以下三個方面的內(nèi)容：飽和非－飽和滲

2、流計算的有限元分析；土體飽和－非飽和滲流場和應(yīng)力場的耦合方程建立問題；飽和－非飽和滲流與應(yīng)力場的耦合方程有限元程序編制。 1.闡述了土體的土水勢理論；對非飽和滲流的基本理論、土一水特性曲線和滲透性函數(shù)等進行了分析和探討； 2.從滲流基本理論出發(fā)，以總水頭和壓力水頭為基本未知量推導(dǎo)多孔介質(zhì)三維飽和－非飽和滲流問題的微分方程以及方程的有限元格式；在飽和－非飽和滲流場的有限元分析中，不僅考慮了飽和區(qū)的水體滲流情況，而且也考慮了

3、非飽和區(qū)的水分運動情況，將飽和滲流場與非飽和滲流場統(tǒng)一起來進行研究，整個滲流場采用一個支配方程。 3.利用有限元自動生成系統(tǒng)FEPG編制了飽和－非飽和滲流有限元程序，對一土壩滲流算例進行了計算，分析了壩前水位發(fā)生急劇上升時土壩內(nèi)部壓力水頭和自由面推進過程的變化情況，同時利用現(xiàn)有商業(yè)軟件seep/w對結(jié)果進行了驗證，表明程序編制合理。 4.以達西定律、質(zhì)量守恒定律等為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出了考慮巖土介質(zhì)孔隙比、飽和度以及密度變化的滲