第五届中国水利水电岩土力学与工程学术研讨会论文集
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非饱和多孔介质水—热—力耦合数学模型研究

Research of hydro-thermo-mechanical coupling model of saturated-unsaturated porous media

严俊

(1984—),男,博士,主要从事岩土类多孔介质多场耦合效应及数值模拟研究。E-mail:yanjun@iwhr.com。

中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100048

魏迎奇

中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100048

蔡红

中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100048

YAN Jun;WEI Ying-qi;CAI Hong

State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin,China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing 100048,China

渗流场、温度场和应力场是岩土工程地质力学环境的重要组成部分,这三个场之间存在高度非线性的复杂耦合作用。本文将岩土体类多孔介质视为连续介质,综合运用水力学、热学、固体力学等基本理论,提出了多孔介质的热本构关系以及孔隙流体的热运动规律;根据动量守恒、质量守恒、能量守恒方程建立了以位移、孔隙水压力、孔隙气压力、温度和孔隙率为未知量的非饱和多孔介质多相、多场耦合数学模型方程组,在此基础上采用加权余量法和有限差分法对其分别进行空间和时域上的离散,并讨论了数值求解方法的稳定性,最终得到了非饱和多孔介质的多相、多场耦合的有限元求解模型,为进一步开展工程应用分析奠定了基础。

关键词:非饱和-多孔介质-多场耦合-数学模型

(正文刊录在《水利学报》2014年增刊2)