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(zhì)上是顆粒體內(nèi)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(zhì)災(zāi)害防治和工程建設(shè)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(xiàn)的多種自然現(xiàn)象，從細觀角度分析了自然現(xiàn)象產(chǎn)生的機理，對部分產(chǎn)生災(zāi)害的現(xiàn)象提出并模擬了防治措施。論文的研究結(jié)果是地質(zhì)災(zāi)害防治和工程建設(shè)的理論基礎(chǔ)。
　　論文的具體工作如下:
　　針對黏性顆粒體側(cè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhì)

3、和工程建設(shè)中常見的流土和管涌，分析流土和管涌的出現(xiàn)和發(fā)展，并且著重研究該過程中顆粒體的細觀結(jié)構(gòu)演變情況，最后結(jié)合常見的防止災(zāi)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(wǎng)絡(luò)、位移場、速度場，研究顆粒體內(nèi)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(zhì)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