热-流耦合与热-流-固耦合作用下的水气交替及间歇注入对咸水层CO_(2)溶解封存的影响

基于TOUGH+软件架构,结合更为准确的物理性质计算模型,建立了适用于咸水层CO_(2)封存的热-流耦合模拟方法,并使用固定应力分割迭代耦合模型将其与RGMS软件耦合,改进了热-流-固双向耦合模拟方法,建立了准确性更高的热-流-固迭代耦合模拟方法。基于鄂尔多斯盆地地质特征构建的地质模型,使用热-流与热-流-固迭代耦合方法模拟咸水层CO_(2)溶解封存过程,研究了水气交替及间歇注入方案对CO_(2)溶解量、孔隙压力和地层形变的影响。结果表明:热-流-固迭代耦合模拟能帮助设计更加合理的注入方案;仅用水气交替注入方式可提高CO_(2)溶解量;间歇注入有助于孔隙压力与地层形变恢复。研究结果可为咸水层CO_(2)溶解封存提供理论指导。

考虑流-固耦合作用的深基坑变形性状研究

为研究渗流-应力耦合作用下基坑支护作用机理与变形性状,采用有限元分析方法对渗流影响下基坑开挖支护模型进行计算分析,并将监测结果与数值模拟数据相互对照,研究地下水对支护构件变形与土层位移的影响。研究表明:①工程降水状态下,地下水浸润线以下土层中,土体呈现为饱和状态,土体从非饱和朝向饱和状态过度下,基质吸力逐渐丧失,孔隙水压力也由负值逐渐转变为正值;②坑内降水形式下,降水井周边土体中孔隙水压力降幅较大,基坑两侧孔隙水压力在连续墙附近发生明显突变;③考虑地下水渗流及工程降水前后,连续墙体变形增幅达到21.818%,坑底土体的隆起量降低幅度达32.571%,工程降水对基坑开挖面土体表现出明显的压密作用。

流形元与有限元变形和渗流的非同步耦合分析方法及其应用

提出了一个用流形元与有限元的变形和渗流非同步耦合的分析方法,用于模拟不连续块体在水压作用下的变形过程。对一个岩石边坡上的裂隙岩块随地下水上升而产生滑动破坏的过程进行了计算模拟,将此数值计算结果与岩块的滑动极限平衡计算结果作了比较分析。计算结果显示了所提方法的可用性。

非等温条件下煤层中瓦斯流动的数学模型及数值解法

根据瓦斯的吸附解吸规律和煤与瓦斯固流耦合作用的机理，建立了非等温条件下瓦斯流动的数学模型，并给 出用有限元求其数值解的方法及程序。在此基础上，对不同温度下煤岩体应力和瓦斯压力的分布规律进行了数值模 拟。

地下水封油库围岩地下水渗流量计算

为准确地计算特大型地下水封储油岩洞库地下水的渗流量,根据现场调查、测试与监测以及室内外物理力学试验,采用了三维多孔连续介质流-固耦合有限差分数值模拟计算分析软件模拟地下水渗流场。提出了一种适用于特大型地下水封储油岩洞库地下水渗流量计算的合理方法。经与法国专家经验法、大岛洋志经验式、《铁路工程水文地质勘测规范》(TB10049-96)等方法的计算结果进行比较,结果比较接近。该计算方法适用于试验数据和资料匮乏的可行性研究阶段的特大型地下水封储油岩洞库围岩地下水渗流量或涌水量的计算;考虑地下水流-固耦合分析时,单洞室的涌水量比只考虑地下水流动作分析时稍小;考虑流-固耦合作用比不考虑流-固耦合作用时围岩地下水的最大渗流速度稍小。

高压水射流破岩钻孔过程的理论研究

对高压水射流破岩钻孔的试验结果、岩石内孔隙流体的运动规律以及水射流破岩过程中的能量分布变化趋势进行了分析 ,对高压水射流破岩钻孔过程进行了系统的研究。研究结果表明 ,高压水射流破岩钻孔过程分为两个阶段 ,初期以应力波作用为主 ,形成岩石损伤破坏的主体 ;后期以射流准静态压力作用为主 ,主要是使岩石孔眼直径扩大。水射流破岩钻孔过程中射流和岩石的相互作用以界面耦合为主 ,水射流的冲击载荷在岩石内产生的应力波和射流准静态压力共同作用使岩石破碎 ,其中应力波的作用占主导地位。

激光冲击波驱动悬臂梁的流-固耦合动力学分析

提出采用激光冲击波驱动液体介质中悬臂梁使其产生运动的驱动方式.为了解激光冲击波驱动悬臂梁的运动特性,在统一考虑结构与液体性质的基础上,采用有限元方法,比较了单脉冲激光冲击波驱动真空中和水中悬臂梁的振动输出,并对多脉冲激光冲击波驱动悬臂梁进行了有限元仿真.结果表明:液态介质使悬臂梁振动频率大大降低,衰减加快;在多脉冲作用下,悬臂梁振动幅值在第一个脉冲后有所增大,增幅可达到40%.分析结果显示:在激光冲击波作用下,悬臂梁在其安全范围内可以获得较大的变形量,这表明用激光冲击波驱动悬臂梁可实现符合要求的的运动.