渗流-应力耦合

摘要： 针对刚果(金)某碾压土石坝型尾矿坝坝面防渗膜出现局部破损的情况,通过三维有限元数值分析,分别以纯应力场和渗流应力场耦合的方式,模拟计算了防渗膜完好和防渗膜完全失效两种状态下的坝体稳定性;通过注浆技术加固了坝体,并对比分析了注浆前后坝体的渗流场,采用强度折减法计算了注浆前后的坝体稳定性。计算结果表明:坝面上游HDPE防渗膜破损导致坝体浸润线升高,坝体安全系数从1.70降低至1.25,注浆加固后,坝体浸润线明显降低,碾压土力学性质得到改善,即使坝面防渗膜完全失效,坝体安全系数仍能从1.25提升至1.30。注浆后实际效果表明,原坝面渗流点逐渐干涸,实测浸润线下降5~10 m,坝体位移变化速率显著降低,坝体稳定性得到有效提升。

摘要： 针对川中秋林地区致密砂岩储层天然裂缝欠发育,低孔、低渗且空间非均质性强的问题,通过室内物模实验确立了“段内多簇+高强度加砂+造长缝”的改造理念,在此基础上构建基于有效应力理论的井周应力场计算模型,并结合水平井渗流—应力耦合裂缝延伸模型,明确了簇间距对裂缝竞争扩展及缝间渗流干扰的影响机制,形成了考虑应力干扰及渗流阴影的河道砂体非均匀布缝方法,确定了秋林地区致密砂岩水平井段内多簇射孔最优簇间距为7~12 m,使射孔簇开启率高达92.3%以上,有效提高了致密气储层改造效果。

摘要： 导致边坡失稳的原因复杂,其中强降雨条件是主要诱因之一,为了研究不同降雨强度下非饱和土体渗流特征对边坡稳定性的影响,本研究以实际边坡工程为依托,利用Geo-Studio软件建立模型,对比分析降雨条件下边坡孔隙水压力、体积含水率、剪应力等变化规律。研究结果表明:在同一降雨时长下,随着降雨强度的增大,边坡土体的孔隙水压力变化范围和幅度也随着增大,基本呈现出100 mm/d>75 mm/d>50 mm/d>25 mm/d的规律;边坡土体的体积含水率与孔隙水压力变化规律相似,边坡体积含水率随着降雨强度的增大而增大,当降雨强度为100 mm/d时,边坡非饱和区域上方形成饱和滞水带,坡脚处体积含水率呈逐步增大趋势;随着降雨强度的增大,边坡浅层土体的剪应变和位移变化也增大,边坡土体剪应变逐步向坡内延拓,尤其在应力集中明显的坡脚处,剪应变的增长会造成边坡失稳的加剧。

摘要： 为研究降雨入渗及锚杆参数对山塘边坡稳定性的影响,以会东县松坪山塘边坡为研究对象,基于岩土非饱和渗流理论和非饱和土的强度折减法,采用大型商业软件ABAQUS对降雨条件下松坪山塘边坡的稳定性进行研究,并在此基础上,进一步探讨锚杆参数对降雨边坡稳定性的影响。研究结果表明:降雨对边坡稳定性影响剧烈,研究段边坡在降雨72 h之后,由稳定状态转变为不稳定状态;考虑降雨条件下,锚杆的长度越长,越有利于发挥锚杆的抗滑效果;布置锚杆的数量越多,边坡的安全系数越大,若布置同等数量的锚杆,锚杆间距越大,越能发挥锚杆的加固效果,边坡的稳定性越好。

摘要： 白鹿塬洞段是引汉济渭二期工程黄土区隧洞中埋深最大、地下水位最高的隧洞工程,其盾构法施工的可行性与安全性尚不明确。为此,应用ABAQUS渗流-应力全耦合数值模拟方法,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型与刚度迁移法,对白鹿塬282.22 m埋深泥岩洞段的盾构掘进过程进行了三维仿真,重点分析了隧洞掘进阶段典型断面围岩孔隙水压力、应力变形、塑性区以及衬砌结构受力变形的变化规律。结果表明:典型断面处孔隙水压力随开挖过程先降低后回升,随后趋于稳定,距离掌子面前缘约3.6 m的隧洞断面处产生体积收缩,从而造成超孔隙水压力,压力水头最大值约248.0 m;洞周收敛,顶拱下沉,底拱隆起,隧洞周围围岩应力、应变、径向变形呈对称性分布,等效塑性应变主要发生在洞侧3 m深度范围内,顶拱无明显的塑性区,故围岩的最可能破坏模式为侧拱围岩塌落;在施工阶段衬砌结构内外缘以压应力为主,最大压应力为18.77 MPa,衬砌顶拱、底拱外缘以及拱腰内缘边墙产生较小的拉应力,约为0.85 MPa,均满足抗压承载力和抗拉强度要求。研究结果可为引汉济渭二期工程的安全运营及灾害防治提供参考依据。

摘要： 滇中引水龙泉倒虹吸隧洞接收端埋深高达72.3 m,地层的水土压力较大,盾构接收过程易发生涌水涌砂事故。为此,建立考虑渗流影响的盾构接收端三维模型,分析大管棚注浆和冻结法加固措施下盾构接收过程中引起的地连墙变形、地层变形和地下水渗流场变化规律,研究结果表明:盾构接收过程中,冻结法加固对限制基坑地连墙水平变形及周边土体变形的能力优于大管棚加固;大埋深盾构接收对地表沉降影响较小,可不作为重点风险源进行控制;地下水孔压场形成一个包围开挖面的低压力区,远离开挖面的孔压等值面分布较为均匀;盾构掘进至冻结加固区后地下水的渗流速度远小于大管棚加固区,对于大埋深高水压地层盾构接收工程,冻结法在抗涌泥涌砂方面明显优于大管棚加固。研究成果可为今后类似的大埋深盾构接收工程起到一定的借鉴作用。

摘要： 盖层受沉积、构造、成岩、地貌等多种因素的影响,往往夹带发育砂体,这些砂体严重影响着盖层的封闭能力。以国内某储气库为背景,基于对盖层中随机砂体的认识,分别建立了考虑盖层岩石非均质性、砂体的空间位置、砂体渗透系数以及砂体间间距的4种概念计算模型。以Comsol软件为平台,采用渗流-应力耦合模型研究地下储气库非均质盖层渗漏通道形成机制。经过一系列模拟计算,研究结果表明:砂体体积占盖层体积比例较低的情况下,盖层中随机分布的砂体仍然会形成流体的渗漏通道;当砂体渗透性越好时,盖层中越易形成流体的渗漏通道;随着盖层中砂体之间距离越大,流体在砂体间的渗流阻力越大,越不利于渗漏通道的形成。综合分析可知对盖层的封闭性评价时,必须同时考虑盖层岩石微观和宏观上的岩石分布特征。

摘要： 为解决公路隧道超前水平钻孔塌孔问题,基于流固耦合原理,建立单水平钻孔渗流应力耦合模型,利用Geostudio对水平钻孔及其所处的土体进行应力渗流耦合分析。结果表明:孔隙水压力在水平钻孔附近没有变化,但其值在水平钻孔末端至1.1m间迅速增长,拟合直线斜率达到了0.62,1.1~4m间增长较缓,拟合直线斜率为0.36;在水平钻孔末端出现应力集中现象,易造成塌孔;由水平钻孔顶底面的应力数据σx、σy、τxy反算出土体C、Φ值,并判断出土体处于可塑状态且土体被定义为粉粘土,将结果与假定进行比较,验证了Geostudio计算模型的准确性。计算结果有助于公路隧道超前水平钻孔的优化设计。

摘要： 本文研究结合万里小流域水土保持治理项目,通过Geo-Studio软件建立边坡模型,研究分析降雨条件下边坡渗流场、应力场、位移场等变化规律。结果表明:边坡土体孔隙水压力随着降雨时长的增加,土体受影响范围逐渐增大,边坡内部饱和区不断扩大;边坡中上部剪应力等值线平行于坡顶,随着降雨的持续,坡表剪应力显著增加,对应的等值线也呈凸型,坡脚处应力集中点也逐渐增加;在降雨前期,坡表处剪应变等值线分布密集,中期坡顶处剪应变向坡脚处扩展,后期坡体内部剪应变已贯通坡顶与坡脚,形成的贯通带亦表征着边坡失稳潜在的滑坡面。

摘要： 水对岩土体的力学参数存在明显的劣化效应。开展了不同含水率条件下滑坡堆积体三轴力学试验,建立了饱和度和力学参数之间的经验方程;对建立的经验方程进行了二次开发,通过饱和度和力学参数的耦合,实现了库水位实时变动过程中考虑岩土体力学参数变化对滑坡稳定性的影响,克服了库水位变动过程中岩土体物理力学参数不能随库水入渗变化的局限性。通过云南省兰坪县大华滑坡在库水位变动环境下的模拟结果和现场监测数据的比对,验证了考虑岩土体力学参数水致劣化效应的合理性,并对大华滑坡考虑水致劣化效应的变形演化规律进行了工程应用。

摘要： 已有试验研究表明瓦斯解吸引发的煤基质收缩影响煤岩的渗透率,并进而影响煤层瓦斯抽放。为了模拟这种影响建立了考虑瓦斯解吸影响的煤岩渗流应力耦合数学模型。首先,针对Seidle模型不考虑有效应力对渗透率影响的缺陷提出了改进,建立了考虑瓦斯解吸和有效应力影响的改进Seidle模型。其次,以改进Seidle模型为基础,结合瓦斯渗流和煤岩变形耦合理论,建立了考虑瓦斯解吸和有效应力影响的渗流应力耦合计算模型,并开发了相应的数值计算程序。数值算例按考虑和不考虑瓦斯解吸影响两种工况分析了一个试井的瓦斯抽放过程,结果表明瓦斯解吸引发的煤基质收缩会较大提高煤岩的渗透率,在瓦斯抽放数值计算中应予以考虑;建立的改进Seidle模型能很好地模拟有效应力和瓦斯解吸对煤岩渗透率的影响。

摘要： 大量试验证明，裂隙岩体在加载和卸荷的条件下其渗流与应力特性是不完全相同的。近年来，加载条件下的裂隙岩体渗流应力耦合研究得到了长足的发展，但卸荷作用下的水岩耦合分析还处于初始阶段。基于现有裂隙变形曲线的研究结果，建立了渗透系数与卸荷应力、应变间的本构关系，在此基础上，根据算例分析了各种工况下的渗流和应力特征，其计算结果表明，考虑卸荷后应力场的改变增加了临近坡面的岩体渗透系数，降低了地下水浸润线，增加了边坡的稳定性;考虑渗流后，边坡的位移场和应力场有较大改变，但考虑耦合后位移和应力分布和大小与不耦合时的相差不大;边坡开挖后应力场改变对渗流的影响远大于渗流对位移、应力等的影响。

摘要： 岩体饱和-非饱和渗流、应力耦合作用对工程岩体的强度和稳定性有十分重要的影响.目前对于裂隙岩体饱和渗流应力耦合的研究取得了一些进展,但在很多工程领域不能简单地采用饱和渗流分析.因此本文根据DDA力学计算和非饱和渗流计算原理,提出了新的基于DDA方法的非饱和渗流应力耦合模型.并给出了在库水位骤降工况下的边坡水力耦合算例,其计算结果显示:在库水位骤降情况下:考虑水力耦合且库水位下降较快时的安全系数要小于库水位下降慢时的安全系数;考虑水力耦合的边坡稳定安全系数要小于不考虑耦合时的安全系数.仿真实验和工程应用表明其计算成果是符合实践规律的.

摘要： 对盾构出洞口涌水涌砂灾害问题作了分析。利用Midas-GTS软件,建立了盾构出洞施工的有限元模型。考虑盾构出洞施工的渗流-应力耦合效应,研究了盾构工作井外加固土体前方高水位工况下,地下水绕加固土体下卧土层的渗流规律以及加固土体前方原状土的沉降规律。研究结果表明：在假定井外加固土体完全隔水情况下,洞门涌土灾害的发生与否受到土体加固长度、井外地下水等因素影响：土体加固长度的增加对工程安全有利,但成本较高;地下水位的降低能有效减小盾构出洞洞门涌水灾害的发生,需综合考虑工程安全性、经济性和工期等来确定合理的施工参数。

摘要： 对盾构出洞口涌水涌砂灾害问题作了分析.利用Midas-GTS软件,建立了盾构出洞施工的有限元模型.考虑盾构出洞施工的渗流-应力耦合效应,研究了盾构工作井外加固土体前方高水位工况下,地下水绕加固土体下卧土层的渗流规律以及加固土体前方原状土的沉降规律.研究结果表明,在假定井外加固土体完全隔水情况下,洞门涌水涌砂灾害的发生与否受到土体加固长度、井外地下水等因素影响;土体加固长度的增加对工程安全有利,但成本较高;地下水位的降低能有效减小盾构出洞洞门涌水灾害的发生,需综合考虑工程安全性、经济性和工期等来确定合理的施工参数.

摘要： 水与荷载的耦合作用是沥青路面早期破坏的主要原因之一.采用有限元数值分析方法,在弹塑性假设下利用ABACUS软件,建立降雨入渗条件下的渗流-应力耦合沥青路面三维有限元模型,给出了材料参数、边界条件和荷载作用形式,实现了均布竖向移动荷载作用下的数值模拟,得到了耦合作用下沥青路面三向应力、竖向沉降、孔隙水压力等的空间分布情况,并与无水状态下应力场模型进行了对比分析,结果表明,渗流-应力耦合作用下,沥青路面各结构层内三向应力动力响应特性较无水状态时不同,使得沥青路面受力状态不利从而更易产生结构性损坏.

摘要： 水与荷载的耦合作用是沥青路面早期破坏的主要原因之一.采用有限元数值分析方法,在弹塑性假设下利用ABACUS软件,建立降雨入渗条件下的渗流-应力耦合沥青路面三维有限元模型,给出了材料参数、边界条件和荷载作用形式,实现了均布竖向移动荷载作用下的数值模拟,得到了耦合作用下沥青路面三向应力、竖向沉降、孔隙水压力等的空间分布情况,并与无水状态下应力场模型进行了对比分析,结果表明,渗流-应力耦合作用下,沥青路面各结构层内三向应力动力响应特性较无水状态时不同,使得沥青路面受力状态不利从而更易产生结构性损坏.

摘要： 水与荷载的耦合作用是沥青路面早期破坏的主要原因之一.采用有限元数值分析方法,在弹塑性假设下利用ABACUS软件,建立降雨入渗条件下的渗流-应力耦合沥青路面三维有限元模型,给出了材料参数、边界条件和荷载作用形式,实现了均布竖向移动荷载作用下的数值模拟,得到了耦合作用下沥青路面三向应力、竖向沉降、孔隙水压力等的空间分布情况,并与无水状态下应力场模型进行了对比分析,结果表明,渗流-应力耦合作用下,沥青路面各结构层内三向应力动力响应特性较无水状态时不同,使得沥青路面受力状态不利从而更易产生结构性损坏.

摘要： 水与荷载的耦合作用是沥青路面早期破坏的主要原因之一.采用有限元数值分析方法,在弹塑性假设下利用ABACUS软件,建立降雨入渗条件下的渗流-应力耦合沥青路面三维有限元模型,给出了材料参数、边界条件和荷载作用形式,实现了均布竖向移动荷载作用下的数值模拟,得到了耦合作用下沥青路面三向应力、竖向沉降、孔隙水压力等的空间分布情况,并与无水状态下应力场模型进行了对比分析,结果表明,渗流-应力耦合作用下,沥青路面各结构层内三向应力动力响应特性较无水状态时不同,使得沥青路面受力状态不利从而更易产生结构性损坏.

摘要： 水与荷载的耦合作用是沥青路面早期破坏的主要原因之一.采用有限元数值分析方法,在弹塑性假设下利用ABACUS软件,建立降雨入渗条件下的渗流-应力耦合沥青路面三维有限元模型,给出了材料参数、边界条件和荷载作用形式,实现了均布竖向移动荷载作用下的数值模拟,得到了耦合作用下沥青路面三向应力、竖向沉降、孔隙水压力等的空间分布情况,并与无水状态下应力场模型进行了对比分析,结果表明,渗流-应力耦合作用下,沥青路面各结构层内三向应力动力响应特性较无水状态时不同,使得沥青路面受力状态不利从而更易产生结构性损坏.

摘要： 本发明公开了一种可视化单裂隙岩石应力‑渗流耦合试样的三轴渗流试验方法，包括步骤1，透明岩石基质试样制作；步骤2，裂隙及预制裂纹制作；步骤3，单裂隙岩石应力‑渗流耦合试样制作；步骤4，标准石膏试样制作；步骤5，初始渗透系数确定；步骤6，单裂隙岩石应力‑渗流耦合试样与真三轴仪装夹；步骤7，真三轴渗流试验；步骤8，对比渗流试验。本发明能够制备可视化的单裂隙岩石应力‑渗流耦合试样，能对全试验过程进行跟踪记录，可以准确地描述单裂隙试样在应力‑渗流耦合条件下裂纹的开展过程以及对应的渗透系数变化。

摘要： 本发明公开了一种可快速测量孔隙率的多相渗流介质三轴应力渗流耦合试验装置，包括气体渗流系统和三轴式试验系统；气体渗流系统包括储气瓶，储气瓶上设有储气瓶控制阀门，储气瓶控制阀门的出口分支为上游气体管路和下游气体管路；上游气体管路上设有上游气体压力计、上游进气阀门；下游气体管路上设有排气阀门；上游气体管路和下游气体管路汇合连通；三轴式试验系统包括三轴压力室，三轴压力室通过管路并连在排气阀门与上游进气阀门之间的上游气体管路上，并分别与上游气体管路、下游气体管路连通。本装置可以实现不同岩性岩石孔隙率的快速测定，能运用水、气等多种渗流介质的稳态法和脉冲法测量岩石的渗透率，试验设备精度高，渗透率测量精度达到10

摘要： 本发明公开了一种可视化单裂隙岩石应力‑渗流耦合试样的三轴渗流试验方法，包括步骤1，透明岩石基质试样制作；步骤2，裂隙及预制裂纹制作；步骤3，单裂隙岩石应力‑渗流耦合试样制作；步骤4，标准石膏试样制作；步骤5，初始渗透系数确定；步骤6，单裂隙岩石应力‑渗流耦合试样与真三轴仪装夹；步骤7，真三轴渗流试验；步骤8，对比渗流试验。本发明能够制备可视化的单裂隙岩石应力‑渗流耦合试样，能对全试验过程进行跟踪记录，可以准确地描述单裂隙试样在应力‑渗流耦合条件下裂纹的开展过程以及对应的渗透系数变化。

摘要： 本发明公开了一种可快速测量孔隙率的多相渗流介质三轴应力渗流耦合试验装置，包括气体渗流系统和三轴式试验系统；气体渗流系统包括储气瓶，储气瓶上设有储气瓶控制阀门，储气瓶控制阀门的出口分支为上游气体管路和下游气体管路；上游气体管路上设有上游气体压力计、上游进气阀门；下游气体管路上设有排气阀门；上游气体管路和下游气体管路汇合连通；三轴式试验系统包括三轴压力室，三轴压力室通过管路并连在排气阀门与上游进气阀门之间的上游气体管路上，并分别与上游气体管路、下游气体管路连通。本装置可以实现不同岩性岩石孔隙率的快速测定，能运用水、气等多种渗流介质的稳态法和脉冲法测量岩石的渗透率，试验设备精度高，渗透率测量精度达到10

摘要： 本发明涉及一种非均布荷载作用下应力‑渗流耦合演化可视化系统，包括方形的试件本体和放置试件本体的试验箱，所述试验箱与试件本体之间设有油，所述试验箱上设有进排油口，所述试件本体上涂抹硅橡胶形成硅橡胶层，所述硅橡胶层的左端、右端和上端分别均匀设置五个加载动力单元，所述硅橡胶层的前后两端分别设与试件本体相通的加载渗流孔，两个所述加载渗流孔分别与加载渗流单元相对应。该系统在上端、左端和右端各布置有五个加载动力单元，前后两侧各布置一个加载渗流单元，各个加载单元通过控制系统都可实现独立的应力加载或多个单元协同加载。

摘要： 本发明提供一种配合CT实时扫描的高温—渗流—三轴应力耦合实验装置，属于岩土工程试验装置技术领域，包括承载主体；所述承载主体内设有温压室；所述温压室内设有试样室；所述温压室用于为试样室提供实验所需的温度和压力；所述试样室连通有渗流机构；渗流机构，用于为置于试样室内的试样提供渗流体；承载主体上设有应力加载机构，所述应力加载机构用于为所述试样提供加载应力。本发明结构相对简单、组装方便、便携性强，温度‑化学耦合效果好；采用渗透压伺服控制系统，改进了传统的液压泵加压方式，保证了长时间、稳定、可靠的化学渗流作用；采用高温导热油作为围压介质进行试件加热，并加入水循环冷却系统，实现了更高、更稳定的实验环境温度。

摘要： 本发明公开了一种模拟温度‑渗流‑应力耦合的渗透溶蚀试验装置及方法，包括压力室、试件固定架、围压施加系统、渗流系统、轴压系统和温控系统；试件固定架位于压力室中，用于固定试件；试件与盖板之间以及试件与底板之间均设置有透水板；试件外周的压力室空腔形成围压腔；围压施加系统包括施压水体、围压进水孔、围压出水孔和围压溢水孔；渗流系统包括渗流介质、渗流注水孔和渗流出水孔；轴压系统用于向试件施加轴向压力；温控系统能使压力室温度控制在‑30°C~90°C。本发明克服了现有渗透溶蚀技术上的缺陷，提供了一种可模拟三向受力、高低温、高水力梯度条件，实现温度‑渗流‑应力耦合条件下的渗透溶蚀试验。

摘要： 本发明提供了一种复杂水力载荷渗流‑应力耦合三轴试验装置，包括：水力荷载加载组件用于提供试验模拟的复杂渗流条件；一体式集成试验组件与水力荷载加载组件连通，一体式集成试验组件包括上下设置的新型改进三轴仪和渗流颗粒收集单元；新型改进三轴仪用于监测试样在渗流过程中的渗透变形情况，并进行连续性三轴剪切试验；渗流颗粒收集单元用于收集和监测渗流过程中的试样颗粒流失量；渗透水流量监测组件用于监测试样在不同水力荷载作用下的渗透水流量。本发明可实现复杂应力环境‑渗透变形监测‑力学行为响应连续性试验，避免重复购置准备多个试验设备，节约了试验所需的人力、物力资源；实现水土分离，试验过程更加方便，试验结果更加准确。

摘要： 本发明涉及土木实验设备技术领域，提供了一种土石材料应力渗流耦合试验压力室，该压力室包括：上盖、底板、侧壁、压板以及加载杆；上盖与侧壁的上端连接，底板与侧壁的下端连接，压板的第一面与待测土石材料贴合，压板的第二面与加载杆连接，加载杆用于向待测土石材料施加测试载荷；加载杆包括第一方向加载杆、第二方向加载杆以及第三方向加载杆，第一方向加载杆、第二方向加载杆以及第三方向加载杆的加载方向相互垂直；压板包括第一方向压板、第二方向压板以及第三方向压板；加载杆可以调节对待测土石材料施加载荷的受力面。本发明如破了现有技术中对土石材料性能检测时检测设备检测的局限性。

摘要： 本发明涉及实验设备技术领域，提供了一种土石材料应力渗流耦合试验仪，该试验仪包括控制端、加载端以及承压箱，控制端与加载端连接，用于控制加载端的输出载荷；加载端推动承压箱使承压箱内的待测件承受加载端输出的载荷；承压箱包括：X向推板、Y向推板以及Z向推板，加载端包括：X向加载杆、Y向加载杆以及Z向加载杆；X向加载杆推动X向推板使得待测件承受X向的测试载荷；Y向加载杆推动Y向推板使得待测件承受Y向的测试载荷；Z向加载杆推动Z向推板使得待测件承受Z向的测试载荷。本发明可以使待测件承受多向复合式的载荷，大大提升待测件检测结果的可信度。