流固耦合作用下顆粒體細觀分析.pdf

1、土體和水的相互作用過程本質上是顆粒體內的土體顆粒和液體水之間的流固耦合過程，從細觀層次上分析流固耦合的顆粒體對地質災害防治和工程建設具有重要的意義。
　　本論文以黏性土和無黏性土顆粒體為研究對象，模擬了水作用下顆粒體出現的多種自然現象，從細觀角度分析了自然現象產生的機理，對部分產生災害的現象提出并模擬了防治措施。論文的研究結果是地質災害防治和工程建設的理論基礎。
　　論文的具體工作如下:
　　針對黏性顆粒體側重研究流體

2、的壓力傳播和影響。建立了黏性顆粒體流固耦合模型，先在小的滲透壓作用下，驗證達西流動的壓力傳播，然后增大滲透壓，對顆粒體進行細觀分析，研究滲透壓力與顆粒體細觀結構演變間的規(guī)律，最后模擬水力劈裂，研究注水壓力與顆粒體細觀結構演變規(guī)律。
　　針對無黏性顆粒體主要研究流體壓力作用下顆粒體的流失情況。在簡化的Navier-Stokes方程上，采用基于離散顆粒模型的兩相流模擬方法，建立無黏性顆粒體流固耦合模型。首先模擬了達西流，然后模擬在地質

3、和工程建設中常見的流土和管涌，分析流土和管涌的出現和發(fā)展，并且著重研究該過程中顆粒體的細觀結構演變情況，最后結合常見的防止災害措施，模擬分析這些措施的可行性及其防治原理。
　　全文對顆粒體的細觀分析主要分兩個方向進行，一是分析顆粒間彼此作用形成的力鏈網絡、位移場、速度場，研究顆粒體內部力的傳遞特征、顆粒體的移動規(guī)律;二是分析局部顆粒體形成的顆粒體元胞，通過對其采用近似連續(xù)介質力學的方法分析顆粒體局部元胞受力及變形情況，獲得顆粒體局