流固耦合的数值模型及工程应用.pdf

节选段落一：
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饱和多孔介质流–固耦合的数值模型及工程应用
陈 武 1，裴万胜 1，李双洋 1，张明义 1，晋 霞 2
(1. 中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所，甘肃 兰州 730000；2. 兰州交通大学 土木工程学院，甘肃 兰州 730070)
摘要：基于计算流体力学和岩土力学，考虑渗流场和应力场的相互作用，推导介质的平衡方程和饱和孔隙流体的
连续性方程，建立流–固耦合模型。


节选段落二：
同时，孔隙流体
第 32卷 增 2 陈 武等：饱和多孔介质流–固耦合的数值模型及工程应用 • 3347 •
对岩土介质存在化学侵蚀和物理弱化效应。在油气
开采[1]、边坡和坝基稳定[2]、隧道开挖[3-4]等诸多工
程领域中，渗流场对变形场的影响比较强烈。
岩土材料属多孔介质范畴，国内外对于饱和/
非饱和变形多孔介质HM耦合的研究已取得不少成
果。李地元等[4]描述了 HM 耦合的控制方程，并将
其应用于连拱隧道稳定性研究中，但所采用的模型
未考虑孔隙率的变化，忽略了固体颗粒和孔隙流体
的可压缩性。F.


节选段落三：
Oka 等[5]在只考虑孔隙流体压缩性
的条件下，结合有限元法和有限差分法，对 HM耦
合方程进行离散；诸卫江等[6]采用两相流体，系统
推导了HM耦合的有限元公式。但是在工程应用中，
特别是双向隧道工程的流–固耦合问题中，同时考
虑围岩骨架和孔隙流体的可压缩性，体现施工过程
中流–固耦合效应及其左右向隧道开挖对彼此稳定
性影响的研究相对较少。
本文中，认为多孔介质中固体颗粒和孔隙流体
均可压缩，基于小变形、均质性、各向同性假设，
推导了饱和介质 HM耦合的控制方程，采用有限元
和有限差分对不同的方程进行离散。