非饱和土中水流入渗和气体排出过程的求解

采用孔隙介质力学分析方法 ,把土体骨架、孔隙水和孔隙气分别作为独立的研究对象 ,结合孔隙水和孔隙气在气液交界面上满足的力学条件建立耦合方程 ,求解非饱和土中孔隙水的入渗和孔隙气体的排出过程。对标准砂进行的一维有压水流入渗试验和计算表明 ,孔隙气的排出过程影响孔隙水的渗流运动。数值计算与试验结果拟合较好。

天然黄土节理水流入渗试验及数值模拟

节理广泛存在于黄土地区,是分割黄土的结构弱面和水流入渗优势通道,目前对其工程特性尤其是水流入渗规律的研究较少。首先通过模型试验分析典型含单节理黄土的水流入渗分布及范围,然后采用SEEP/W数值模拟软件,根据模型试验结果,利用非饱和渗流理论结合数值分析的方法得到典型节理宽度为0.41,0.8,1.24 mm的黄土体的等效饱和渗透系数分别为1.5×10-4,1.67×10-4,1.83×10-4 cm/s,最后研究了节理对水分场分布的影响及节理数量、节理间距等对入渗范围的影响规律。结果表明,节理对黄土水分场有较大影响,湿润区深度随节理数量的增加而大幅增加;随节理间距的增大,节理对水流入渗深度的影响逐渐消失,而湿润区宽度受节理间距的影响较小。研究成果对黄土节理渗流规律研究、含节理隧道及地下工程稳定性评价、控制水土流失等具有重要意义。

水流入渗和气体驱替过程二维问题的耦合求解

采用孔隙介质力学分析方法,把土体骨架、孔隙水和孔隙气体分别作为独立的研究对象,结合孔隙水和孔隙气体在气、液交界面上的力学条件建立耦合方程,研究非饱和土中孔隙水的入渗和孔隙气体的排出过程,为水流入渗问题的求解提供了一种新的方法。将此种方法应用于二维水流入渗问题的数值求解,利用简单的工况校验了这种计算方法的可靠性。通过对砂体和粉煤灰断面进行的二维水流入渗计算表明,孔隙气体的排出过程影响孔隙水的入渗运动。

低渗透性裂隙岩体水流三维入渗过程的高密度电阻率成像法研究

通过三维电阻率成像同步测量发生在野外低渗透性裂隙岩体中的水流三维入渗,利用高密度电阻率成像法技术,对其进行了原位试验研究.结果表明:比较入渗前裂隙岩体的背景电阻率特征,岩体中的水流入渗区在利用高密度电阻率成像法所获取的电阻率图像中,呈现出明显的电阻率低阻特征,低阻特征区域空间分布的不均匀性反映了裂隙岩体渗透性相对大小的空间分布特征,并且水流在岩体内的三维入渗也不是均匀的,而是存在着优势入渗现象,尤其是在入渗的早期.对研究低渗透性岩体的非均质性空间分布特征具有重要意义.

退化两相Stefan动边界控制及其在非饱和土入渗中应用

结合孔隙水和孔隙气体在气液交界面上的力学条件,给出了一个退化的两相Stefan问题的最优控制模型;以交界面上的动边界为控制变量,描述了非饱和土中孔隙水的入渗和孔隙气体的排出过程,为水流入渗问题的求解提供了一种新的方法.数值结果表明,对导气率不同的土类,孔隙气体的排出过程对孔隙水入渗运动有不同的影响,对导气率低的土类影响很大,且不可忽略.