【摘 要】
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要实现饱和-非饱和土体的水-气二相流-固耦合作用的数值模拟，关键是如何实现渗流场与应力场的耦合，目前多场耦合方法主要有三种：完全耦合、松弛耦合和单程耦合，其中松弛耦合方法不仅精度高于单程耦合，而且比完全耦合方法易于实现，是多相流-固耦合问题研究的主要方向。本研究根据松弛耦合原理，利用TOUGH2/EOS3来模拟水-气二相渗流过程；利用FLAC3D来模拟水-气二相渗流作用的土体变形；基于水-气二相流
【机 构】
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天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072 广东省水利水电科学研究院,广州5106
【出 处】
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广东省水利水电科学研究院2015年度第二十八届科研成果学术论文报告会
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要实现饱和-非饱和土体的水-气二相流-固耦合作用的数值模拟，关键是如何实现渗流场与应力场的耦合，目前多场耦合方法主要有三种：完全耦合、松弛耦合和单程耦合，其中松弛耦合方法不仅精度高于单程耦合，而且比完全耦合方法易于实现，是多相流-固耦合问题研究的主要方向。本研究根据松弛耦合原理，利用TOUGH2/EOS3来模拟水-气二相渗流过程；利用FLAC3D来模拟水-气二相渗流作用的土体变形；基于水-气二相流-固耦合过程中渗流过程与力学过程的相互影响，给出饱和度-密度、孔隙水压力和气压力-有效应力、体积应变-孔隙率、孔隙率-固有渗透率，以及孔隙率-毛细压力等状态变量之间的耦合关系式；利用C++开发出TOUGH2-FLAC3D耦合程序，控制TOUGH2、FLAC3D在流固耦合过程中的有序运行并利用耦合关系式传递相关状态变量，以实现对水-气二相流-固耦合作用的模拟。利用该水-气二相流-固耦合模型对一现场压气试验进行模拟，通过对比地面高程变化量和空气损失速率的计算值与实测值，验证了模型的准确性和有效性。
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