本文選題：裂隙 + 飽和多孔介質(zhì)　； 參考：《巖土力學(xué)》2017年05期

【摘要】：基于應(yīng)力平衡方程、滲流連續(xù)性方程以及改進的Biot有效應(yīng)力原理,建立了含裂隙可變形飽和多孔介質(zhì)流-固全耦合問題的控制方程。流體在介質(zhì)和裂隙中的流動均滿足達西定律,得到的非線性全耦合方程不僅反映多孔介質(zhì)內(nèi)部物理量的耦合效應(yīng),還考慮介質(zhì)與裂隙之間的耦合作用。擴展有限元法在處理含裂隙問題時具有獨特的優(yōu)勢,采用普通有限元和擴展有限元法構(gòu)建了數(shù)值計算體系。在進行空間離散時,介質(zhì)內(nèi)部的位移和孔隙壓力均采用普通的有限元進行離散;裂隙處的位移模式引入擴展有限元中的兩類附加位移函數(shù),以反映裂隙面的位移強不連續(xù)性和裂隙端部的應(yīng)力奇異性;引入孔隙壓力加強函數(shù),以體現(xiàn)裂隙法向孔隙壓力的弱不連續(xù)特征。使用向后差分格式進行時間離散。算例驗證了該模型和算法的正確性和有效性,分析了裂隙的存在對流體流動的延遲作用、裂隙中張開位移及孔隙壓力等物理量的分布情況,討論了滲透率、外部流量的改變對計算結(jié)果的影響。
[Abstract]:Based on the stress balance equation, the seepage continuity equation and the improved Biot effective stress principle, the governing equations of fluid-solid coupling problem in deformable porous media with fractures are established. The flow of fluid in medium and fracture satisfies Darcy's law. The nonlinear fully coupled equation not only reflects the coupling effect of physical quantity in porous media, but also considers the coupling effect between medium and fracture. The extended finite element method (EFEM) has a unique advantage in dealing with the problem with cracks. The numerical calculation system is constructed by using the general finite element method and the extended finite element method. In the process of spatial discretization, the internal displacement and pore pressure of the medium are discretized by the ordinary finite element method, and the displacement mode in the fracture area is introduced into two kinds of additional displacement functions in the extended finite element method. In order to reflect the strong discontinuity of displacements and the stress singularity at the end of fractures, a strengthening function of pore pressure is introduced to reflect the weak discontinuity of normal pore pressure of fractures. The backward difference scheme is used for time discretization. An example is given to verify the correctness and validity of the model and algorithm. The delay effect of the existence of fracture on fluid flow, the distribution of physical quantities such as opening displacement and pore pressure in fracture are analyzed, and the permeability is discussed. The influence of the change of the external flow rate on the calculation results.
【作者單位】： 河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院工程力學(xué)系;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(No.11372099,No.11132003,No.11672101) 江蘇省自然科學(xué)基金(No.BK20151493) 國家“十二五”科技支撐計劃(No.2015BAB07B10)~~
【分類號】：TU452

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本文編號：1862260