高饱和土固液气热耦合分析模型及验证

作者：王路君; 王鹏^*; 朱斌; 叶智刚; 徐文杰; 陈云敏

来源：岩土工程学报, 2021, S2: 32-35.

• 高饱和土
• 固液气热耦合
• OpenGeoSys
• 温度

我国沿海地区及河湖区域广泛分布高饱和土,其内部封闭游离气泡对温度和压力变化敏感,土骨架、孔隙水、游离气泡间易发生复杂固液气热耦合作用,显著改变土体压缩和渗流特性。基于OpenGeoSys有限元平台,对饱和土多场耦合控制方程进行维度扩充,使其应用范围扩展至高饱和土;引入气体质量守恒方程,嵌入Clapeyron和Kelvin-Laplace等方程实现气体状态表征和液气两相流运移过程描述;建立了高饱和土固液气热耦合分析模型,丰富了OpenGeoSys平台二次开发基准代码库。通过已有试验和数值结果验证了模型正确性,并进一步探索了高饱和土固液气热耦合时变行为。分析表明,高饱和土封闭气泡的存在显著改变土体固结进程;温压环境改变时,土中孔压初期消散占优,随着热量传递、温度作用增强,孔压由消散转为累积并达峰值;温度上升加速气体扩散,温度越高孔压消散速率增幅越大。

• 单位
  浙江大学; 软弱土与环境土工教育部重点实验室