土體滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合研究.pdf

1、非飽和滲流問(wèn)題以及與應(yīng)力場(chǎng)的耦合問(wèn)題是巖土工程重要的研究?jī)?nèi)容。很多工程問(wèn)題都要考慮到非飽和滲流的影響，對(duì)飽和－非飽和滲流問(wèn)題進(jìn)行研究無(wú)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(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)是相互聯(lián)系、相互作用的，其相互影響體現(xiàn)了兩場(chǎng)之間存在耦合關(guān)系，把滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)作為一個(gè)系統(tǒng)，研究和探討滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的耦合問(wèn)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(gè)方面的內(nèi)容：飽和非－飽和滲

2、流計(jì)算的有限元分析；土體飽和－非飽和滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的耦合方程建立問(wèn)題；飽和－非飽和滲流與應(yīng)力場(chǎng)的耦合方程有限元程序編制。 1.闡述了土體的土水勢(shì)理論；對(duì)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(jìn)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(wèn)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(chǎng)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(yùn)動(dòng)情況，將飽和滲流場(chǎng)與非飽和滲流場(chǎng)統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行研究，整個(gè)滲流場(chǎng)采用一個(gè)支配方程。 3.利用有限元自動(dòng)生成系統(tǒng)FEPG編制了飽和－非飽和滲流有限元程序，對(duì)一土壩滲流算例進(jìn)行了計(jì)算，分析了壩前水位發(fā)生急劇上升時(shí)土壩內(nèi)部壓力水頭和自由面推進(jìn)過(guò)程的變化情況，同時(shí)利用現(xiàn)有商業(yè)軟件seep/w對(duì)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，表明程序編制合理。 4.以達(dá)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