波从单相介质向两相饱和多孔介质入射耗能时在交界面上的反射与透射

在Ｂｉｏｔ两相饱和多孔介质动力学理论的基础上，根据地震波从单相介质向两相饱和多孔介质入射时交界面上的连续性条件，推导了考虑能量耗散情况下平面Ｐ波和ＳＶ波以任意角入射时在交界面上的反射和透射计算公式。

两相饱和介质层与单相介质层应力-位移函数的传递与退化

根据Biot孔隙弹性介质动力控制方程,利用快、慢纵波的解耦,求得满足两相饱和介质位移-应力传播的一阶微分方程组.该方程组及传递函数能退化到单相介质的位移-应力传播微分方程组.利用界面应力-位移连续条件,分析了位移-应力从两相饱和介质向单相介质传播,构建了界面过渡传递矩阵.使原有的6×6阶应力-位移传递矩阵过渡为4×6阶矩阵,能与单相介质的4×4阶应力-位移传递矩阵结合.最后,采用经典的波传播模型对比验算了结果,它们一致吻合.

流体饱和两相多孔介质动力反应计算分析

基于流体饱和两相多孔介质的弹性波动方程组,运用显式逐步积分格式与局部透射人工边界相结合的时域显式有限元方法对该波动方程组进行求解,对两相介质在输入地震波作用下的弹性动力反应进行计算和分析;对在是否考虑孔隙流体渗流的两种情况下计算得到的两相介质弹性动力反应结果的差异进行对比研究,从而揭示孔隙流体渗流对两相介质动力反应性质的影响。计算结果表明:两相介质弹性动力反应时程的波形与入射地震波的波形相同,且弹性动力反应的峰值出现的时刻对应于入射地震波的峰值出现的时刻;孔隙流体的渗流将对两相介质的弹性动力反应性质产生显著的影响。数值计算同时表明,时域显式有限元方法是进行流体饱和两相多孔介质弹性动力反应计算分析的一种有效的方法。

孔隙率对多孔介质模型内水-气两相驱替规律的影响

多孔介质的孔隙率是影响水气两相驱替模式和注液饱和度的重要因素,饱和度是决定离子型稀土矿浸出率的关键指标。开展四种孔隙率的多孔介质中水气两相驱替微流体模型试验,确定了水气两相驱替模式,分析了气体团簇的形成机理及其分布特征,研究了孔隙率对模型内注液饱和度的影响。结果表明:水气两相驱替为毛细管指进模式,孔隙率高的多孔介质中指进现象更显著;随着毛细管数的增大,渗流模式逐渐趋于稳定。毛细管指进过程容易在多孔介质孔隙中形成气体团簇,低孔隙率模型中的气体团簇小而多;高孔隙率模型内的气体团簇大而少。模型内的注液饱和度随着孔隙率的增大而减小,随着注液强度的增大而增大。

液固两相饱和介质动力分析的一种显式有限元法

以经典的Biot液固两相饱和介质动力理论为基础,建立了以固相位移和液相位移为未知量的液固两相饱和介质动力分析的一种显式有限元法。该显式方法克服了隐式方法需要求解联立方程组的缺点,具有节省计算机内存空间和计算时间的优点,可以方便地应用于求解大自由度和介质非线性问题。算例分析表明,该方法具有较高的计算精度。

集中力作用下两相饱和介质二维位移场Green函数

由于工程场地的对称性,集中力作用下的位移场Green函数在土力学、地震工程学和动力基础方面的应用需以二维模型出现· 在理论推导上Green函数的二维模型要比三维模型复杂· 根据丁伯阳等人已得到的三维位移场中集中力作用下两相饱和介质位移场Green函数,采用DeHoop与Manolis给出的沿x3方向在无穷域积分方法,得到了集中力作用下两相饱和介质二维位移场Green函数· 相比已有的工作,所得结果不仅简单。

集中力作用下的两相饱和介质位移场Green函数

以复模两相饱和介质Ｂｉｏｔ动力学方程为基础，根据该方程Ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ解的Ｆｏｕｒｉｅｒ变换所属的Ｈｏｍｈｏｌｔｚ方程特性，由Ｂｉｏｔ方程解的相容性条件及δ函数性质较好地解决了快、慢纵波位势的耦合问题，较为简便地得到了两相饱和介质在集中力作用下低频（ω＜ωｃ）时的频域和时域的Ｇｒｅｅｎ函数．

两相饱和介质半无限空间位错位移场

弹性位错理论是研究地震震源正演和反演的重要工具之一 .单相介质位错理论求得的地面变形场是稳定的、不变的 ,而实际地震后的地面变形场是变化的 .本文利用集中力作用下无限空间中两相饱和介质Green函数的柱函数表达式 ,通过弹性运动方程积分解的Helmholtz方程的Hansen矢量变换 ,再叠加自由表面影响场的方法求得两相饱和介质半无限空间位错位移场 .本文结果结合Nur的DD模式 ,在进水排水的假说下能解释地震后地面变形场的变化 .

多孔介质中两相流动过程的毛细滞回效应

含水量大小以及干湿循环变化历史对多孔介质渗流过程有着重要影响。基于多孔介质理论和毛细滞回内变量模型,建立能够考虑含水量变化历史影响的多孔介质两相流动模型,并利用开发的U-DYSAC2有限元程序进行相应的数值模拟。通过模拟结果与试验数据的比较,验证所建数值模型在模拟复杂条件下非饱和多孔介质渗流问题的可靠性与有效性。对干湿循环变化条件下土质边坡渗流过程进行数值分析,结果表明:毛细滞回效应对非饱和土渗流过程具有显著影响,非饱和土水力状态不仅取决于当前含水量或基质吸力大小,而且还与土体所经历的水力历史有关;特别地,如果利用主脱湿线来描述土水特征关系,那么土体中基质吸力的预测结果会偏高,从而使得传统边坡稳定性分析方法高估土体抗剪强度以及坡体安全系数。因此,在模拟非饱和多孔介质复杂渗流问题时必须要考虑毛细滞回效应。

多孔介质油水两相k～s～p关系数学模型的实验研究

数学模型是研究相对渗透率与饱和度关系曲线的重要方法。采用自行开发设计的人工平面多孔介质模型,测定了相对渗透率与饱和度的关系曲线。多孔介质选择粒径为0.5～1mm、1～2mm的标准砂,纯净的水为湿润相,用3号苏丹红染色的93#汽油为非湿润相,组成多孔介质油水两相流动系统。采用Van Genuchten and Mualeum(VGM)和Brooks-Corey-Burdine(BCB)两种数学模型计算相对渗透率与饱和度的关系曲线,通过比较两种数学模型计算结果之间和模型计算结果与实测结果的差异以及模型的应用、多相渗流系统自身特征,得出VGM、BCB两种数学模型计算结果符合实际情况,VGM模型应用过程更为简便,但VGM模型具有一定适用条件;在砂性多孔介质中,BCB模型计算相对渗透率与饱和度关系曲线更准确。

流固耦合饱和两相介质动力模型在ABAQUS中的实现

采用以固相位移和孔压为基本未知量的u–p形式的方程组对于研究饱和土体的地震动力响应问题相对简单。利用通用有限元软件ABAQUS所提供的用户自定义单元(UEL)接口,编制相应的接口程序,开发了基于流固耦合两相介质动力模型的孔压单元。通过算例对所开发单元的正确性进行了验证,结果表明,所开发的孔压单元能够对饱和土体的动力响应进行较为准确的计算,而ABAQUS中提供的CEP4P孔压单元动力反应计算结果与实际情况有较为明显的差异。

非混溶饱和两相渗流与孔隙介质耦合作用的理论研究——数学模型

基于连续介质力学的一般理论，在黑油多相渗流理论模型的基础上，推导了非混溶饱和两相渗流与变形孔隙介质耦合作用的数学模型方程，并对流固耦合效应进行了初步的讨论。

非混溶饱和两相渗流与孔隙介质耦合作用的理论研究——方程解耦与有限元公式

通过对上文（ Ｉ）所推证数学模型方程的进一步处理与简化，得到解耦的流场系统压力方程。以 Ｇａｌｅｒｋｉｎ 弱积分解的形式，给出模型方程数值分析的有限元公式。

关于两相饱和介质中流相Green函数的解析解

自然界中许多动力学问题需要用两相饱和介质Green函数求得解答,本文在两相饱和介质位移场Green函数解答的基础上,求得的有关饱和流体孔隙压力,进、排流体流量等三个Green函数.从而使两相饱和介质涉及流体问题的Lamb方程能完整地使用.论文在推导过程中详细地阐述了流体三个Green函数的物理意义,并将所得结果与Chen(1994)的纯数学的结果作了了对比.最后文章讨论了解析解的稳定性.

两相多孔介质弹塑性动力反应计算分析的显式有限元方法

应用连续介质力学的基本原理,针对流体饱和两相多孔介质的特点,建立起增量形式的两相多孔介质弹塑性波动方程组,以实现对两相多孔介质弹塑性动力反应的描述．运用伽辽金方法对该波动方程组进行空间离散,得到两相多孔介质弹塑性波动方程组的伽辽金弱式,并应用中心差分法与Newmark常平均加速度法相结合的时域积分方法,对上述波动方程组进行时间离散,构造求解两相多孔介质弹塑性波动方程组的显式时间积分列式,从而形成流体饱和两相多孔介质弹塑性动力反应计算分析的时域显式有限元方法．该方法采用了解耦技术,不需要求解联立方程组,具有节省计算机内存空间和能够提高计算速度等优点．

两相介质饱和土三维非轴对称稳态响应分析

用积分变换方法分析饱和土三维非轴对称波动方程 ,用刚度矩阵方法分析层状饱和土三维非轴对称稳态响应。以数值算例对比分析了单相土介质与两相饱和土介质三维非轴对称稳态动力响应。分析中未引入势函数及传统的Helmholtz分解 ,推导过程及解答均非常简捷 。

超声波对多孔介质中两相流动的影响

近年来，超声技术已被应用于采油工程中，在油井解堵、水井增注等方面发挥了重要的作用．针对我国大部分油田采用注水开发的实际，本文实验研究了超声波对多孔介质中油、水两相流动的影响．实验采用的多孔介质为人造石英砂岩，渗流液体为油和水．实验结果表明：超声波作用能够改善油水的流态，提高水驱采收率，并降低采出液的含水率．

基于两相多孔介质模型的骨组织力学响应数值分析

引入基于混合物理论的流 -固两相多孔介质模型来描述骨组织在承受各种动载荷时 ,其骨质应力场、变形场以及孔间骨液压力场的分布规律。模型中考虑固体骨质为横观各向同性的液饱和多孔材料 ,研究骨质变形、骨液流动以及流动电位间的耦合关系。采用 Galerkin加权残值法 ,导出了骨组织流 -固耦合动力响应的罚有限元公式和流动电位计算式 ,编制了相应的有限元程序。算例表明 ,骨组织特别是松质骨组织的表观黏弹性行为和能量耗散性质 ,很大程度上是由于骨孔间液体扩散和流动引起的 ;同时 ,由于骨组织固 -液两相界面间双电层的存在 ,当液体组分扩散时 ,引起流动电位 ,从而促进骨的生长和吸收。

多孔介质中不混溶两相渗流的本构关系

针对描述多孔介质渗流的传统关系模型中毛细压力与饱和度之间关系的不唯一性,基于宏观连续介质理论以及体积、质量、动量守恒定律,以残余饱和度作为状态变量,建立了多孔介质中两相不易混溶不可压缩流体毛细压力、相对渗透率、饱和度之间新的关系模型。与传统方法相比,建立的模型更具一般性,且需要的参数量更少,而且模型中毛管压力以及相对渗透率函数是以一个闭合的显式表达式来表示的;实验结果表明,模型可以很好地描述不混溶两相流体的驱替过程,而且可以解释毛管压力对过程的依赖性以及滞后现象,获取相关参数后,模型可以用来预测残余饱和度的时空分布特征。

u–p格式饱和两相介质动力问题的显–隐式交替算法

针对以土骨架位移u和孔隙流体压力p为基本未知量的饱和两相介质动力方程,提出基于中心差分法和精细时程积分法相结合的时域显–隐交替算法,分析饱和两相介质动力反应。该算法对孔压方程非齐次项的计算分别采用Gauss积分,梯形积分和Lagrange二次插值函数近似位移的方法近似模拟;同时提出一种基于精细积分方法的三次样条插值函数法,进而回避了对孔压方程耦合速度项积分时涉及的矩阵求逆运算问题。计算结果与Zienkiewicz显–隐式结果对比,两者结果基本一致,证明了方法的有效性。