發(fā)布時間：2018-07-27 16:49

【摘要】：熱源作用下飽和多孔介質(zhì)熱固結(jié)效應是土木及能源工程領域的一個重要課題.由于問題的復雜性,已有的研究大多將介質(zhì)假定為均勻各向同性,且將熱源假定為恒定強度.實際工程中,天然飽和多孔介質(zhì)常表現(xiàn)出明顯的分層特性,熱源強度也存在衰變性,為此本工作采用擴展精細積分法對衰變熱源作用下層狀飽和多孔介質(zhì)的熱固結(jié)問題進行研究.借助于積分變換,將飽和多孔介質(zhì)熱固結(jié)問題的偏微分方程轉(zhuǎn)化為變換域內(nèi)的常微分方程;然后對飽和多孔介質(zhì)微層元進行合并消元,并結(jié)合邊界條件,推導出衰變熱源作用下層狀飽和多孔介質(zhì)熱固結(jié)問題在積分變換域內(nèi)的擴展精細積分解;對所得解答進行相應的數(shù)值積分逆變換,可獲得所求溫度、超靜孔壓及豎向位移在物理域內(nèi)的解答.基于上述求解過程,編制相應的計算程序進行數(shù)值計算,通過與已有文獻對比,驗證本文擴展精細積分法在求解層狀飽和多孔介質(zhì)熱固結(jié)問題中的適應性和正確性;最后通過幾組算例,分析熱源衰變周期、熱源埋深及介質(zhì)的成層性對熱固結(jié)效應的影響.結(jié)果表明:熱源衰變周期對溫度和超靜孔壓的峰值、以及達到峰值的時間均有明顯影響,衰變周期越長,二者峰值均越大,且達到峰值所需時間越長;熱源埋深對超靜孔壓及豎向位移變化影響顯著,深埋熱源作用時熱源兩側(cè)豎向位移呈對稱分布,而淺埋熱源兩側(cè)則無此現(xiàn)象;飽和多孔介質(zhì)的分層特性對熱固結(jié)效應影響明顯.
[Abstract]:Thermal consolidation of saturated porous media under heat source is an important subject in civil engineering and energy engineering. Due to the complexity of the problem, most of the previous studies assume that the medium is homogeneous isotropic and the heat source is assumed to be constant intensity. In practical engineering, natural saturated porous media often shows obvious delamination, and the heat source strength also has decay. In this paper, the thermal consolidation of layered saturated porous media under the action of decay heat source is studied by using extended fine integration method. By means of integral transformation, the partial differential equations for thermal consolidation of saturated porous media are transformed into ordinary differential equations in the transform domain, and then the microlayer elements of saturated porous media are combined with the boundary conditions. The extended precise integral solution of the thermal consolidation problem of layered saturated porous media under the action of decay heat source in the domain of integral transformation is derived, and the corresponding numerical integral inverse transformation is carried out to obtain the obtained temperature. Solutions of excess pore pressure and vertical displacement in physical domain. Based on the above solution process, a corresponding calculation program is compiled to carry out numerical calculation. By comparing with the existing literatures, the adaptability and correctness of the extended fine integration method in solving the thermal consolidation problem of layered saturated porous media are verified. Finally, the effects of decay period of heat source, buried depth of heat source and stratification of medium on thermal consolidation effect are analyzed by several examples. The results show that the decay period of heat source has an obvious effect on the temperature, the peak value of the superstatic pore pressure and the time to reach the peak value. The longer the decay period, the larger the peak value and the longer the time required to reach the peak value. The influence of buried depth of heat source on the variation of superstatic pore pressure and vertical displacement is significant. The vertical displacement of both sides of the heat source is symmetrically distributed under the action of deep buried heat source, but there is no such phenomenon on both sides of shallow buried heat source, and the stratification characteristic of saturated porous media has an obvious effect on the thermal consolidation effect.
【作者單位】： 同濟大學地下建筑與工程系巖土及地下工程教育部重點實驗室;浙江大學巖土工程研究所軟弱土與環(huán)境土工教育部重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(50578121,41672275)
【分類號】：O551.3

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本文編號：2148479