目前,在地下工程、環(huán)境工程、水利水電工程和油氣資源開發(fā)等領(lǐng)域均涉及水-氣二相流-固耦合作用,因此開展對(duì)該問題的研究,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。數(shù)值分析法用于解決飽和-非飽和滲流問題的困難在于土體本構(gòu)模型、邊界條件及計(jì)算參數(shù)的確定。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得到大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),會(huì)促進(jìn)數(shù)值法的完善。基于此,本文對(duì)該問題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:（1）介紹了水-氣二相流模型和應(yīng)力模型的基本控制方程,明確了應(yīng)力-應(yīng)變和耦合關(guān)系式,為固體骨架變形與水-氣二相流之間耦合方程的建立奠定了理論基礎(chǔ)。（2）現(xiàn)場(chǎng)壓氣試驗(yàn)采用原創(chuàng)設(shè)計(jì)方案,整個(gè)方案由供氣系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成,主要對(duì)充氣壓力170KPa、充氣時(shí)間24h工況進(jìn)行介紹,測(cè)得該工況下最大隆起量約8mm,影響范圍約120m。（3）數(shù)值模擬部分,本文采用松弛耦合法建立水-氣二相流-固耦合模型。根據(jù)松弛耦合原理,探討了利用多相流模擬程序TOUGH2和巖土力學(xué)模擬程序FLAC^3D進(jìn)行水-氣二相流-固耦合模擬,并利用C++開發(fā)的COUPLING.exe接口程序控制TOUGH2和FLAC^3D

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

流-固-熱全耦合控制方程推導(dǎo)流程圖

圖 1-2 TOUGH2 與 FLAC3D 連接進(jìn)行 THM 耦合模擬原理圖[59]FLAC-TOUGH 模擬器自誕生以來，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于 THM 耦合研究中，包括核廢棄物處置、二氧化碳地下存儲(chǔ)、地?zé)崮芾煤蛪簹夥ㄋ淼朗┕60]等。綜上所述，水-氣二相流及多相流、多場(chǎng)耦合作用是多學(xué)科交叉的前沿課題，對(duì)該課題的研究及應(yīng)用正迅猛發(fā)展。1.2.3 充氣法現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究狀況Kramer，Semprich 等[61]介紹了 1989 年德國(guó)埃森市修建某地鐵時(shí)，工程技術(shù)人員專門開展了現(xiàn)場(chǎng)壓氣試驗(yàn)。在試驗(yàn)區(qū)施加三個(gè)不同壓力的超壓氣體，分別為：160kPa、220kPa 和 235kPa，通過充氣管道送入地下，灌入含水層，并且經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮的高壓氣體持續(xù)灌入時(shí)間均超過了 24 小時(shí)。在試驗(yàn)開展過程中，做好以下記錄至關(guān)重要：(1)通過氣體流量計(jì)記錄超壓氣體進(jìn)入地下含水層的體積；(2)通過壓力計(jì)測(cè)量孔隙壓力；(3)通過水平標(biāo)桿測(cè)量出地表的高程變化量。該壓氣試驗(yàn)的目的是：(1)觀測(cè)超壓氣體作用下對(duì)土骨架變形尤其是地表位移的影響；

第 3 章 人工充氣法現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)具體采用的技術(shù)方案是，為保護(hù)周圍建筑物和地下管線，選擇足夠大面區(qū)域，在中心布置 1 口充氣井，周圍布置 8 口監(jiān)測(cè)井，充氣井下端設(shè)置上端通過高壓軟管與空氣壓縮機(jī)相連，并在充氣井和壓縮機(jī)之間布置控用于調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力等，每口監(jiān)測(cè)井放置對(duì)應(yīng)傳感器，在試驗(yàn)區(qū)域一布置高程觀測(cè)樁，用于觀測(cè)地表位移變化情況。剖面布置如圖 3-1。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]城市生活垃圾填埋場(chǎng)氣體運(yùn)移規(guī)律研究[D]. 魏海云.浙江大學(xué) 2007

碩士論文
[1]多孔介質(zhì)的水—?dú)舛嗔鳌恬詈夏Ｐ脱芯縖D]. 彭海波.天津大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3246235