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非饱和膨润土热-水-力耦合的数值模拟研究
| 论文题名： | 非饱和膨润土热-水-力耦合的数值模拟研究 |
| 关键词： | 非饱和膨润土;数值模拟;冻土地区;路基处理;渗透系数 |
| 摘要： | 目前，在土木、水力工程领域，如冻土地区的路基处理，资源与能源领域，如煤炭的地下气化，环境工程领域，如高放核废弃料的处置中，周围环境中各物理场往往处于复杂的相互作用和影响之中，尤其是环境的主体-非饱和土，其物理化学性质受到温度场、渗流场和应力场的影响明显，因此，考虑多物理化学场耦合的研究就显得很重要，也逐渐成为一个热门的课题，对于指导工程实践有着重要的参考意义。 然而，随着数值解法在科研和工程中的应用越来越成熟，这也给非饱和土的多场耦合研究提供了极大的便利。目前，国内大多数的研究都是针对具体工程问题进行理论推导，在数值计算特别是软件的开发上相对滞后，这也使得问题的求解有很大的局限性。文章依托高放核废料处置概念库的模型，应用大型商用软件ABAQUS对缓冲材料-非饱和膨润土的均匀化过程进行模拟研究，具体内容为： (1)简单介绍了非饱和土的耦合作用方式和热学、水力和力学的理论基础，并结合本文的研究确定了顺序耦合的求解方式，给出了耦合的场方程。 (2)利用ABAQUS进行吸水仿真实验，并给出了含水率随距离变化的曲线，对比真实实验数据结论，证明ABAQUS有良好的可靠性和准确性。 (3)根据高放核废料处置概念库的模型，对非饱和膨润土进行水-力耦合数值模拟分析，给出不同时刻的饱和度、应力和位移的空间分布云图和随时间变化曲线图，并对重要参数进行敏感性分析，得出达到初始饱和(Sr≥95％)和最终饱和所需时间对渗透系数较为敏感。 (4)在水-力耦合分析的基础上，考虑核素衰变形成的温度场，对非饱和膨润土进行热-水-力耦合分析，给出不同时刻的温度、饱和度、孔隙水压、应力和位移的空间分布云图和随时间变化曲线图，对比第四章的分析，对温度对水力和力学因子的影响进行分析，得出温度对水力因子的影响较大。 |
| 作者： | 田辉 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 赵成刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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