凍土數(shù)值分析.pdf

1、本文在Harlan水熱耦合模型的基礎(chǔ)上，通過加權(quán)關(guān)系式將應(yīng)力場的球應(yīng)力與水分場的水壓力、冰壓力聯(lián)系起來，建立水分場、溫度場和應(yīng)力場相互作用的“三場”耦合模型；并且，在計算土體凍結(jié)變形的同時，還考慮了凍土的蠕變作用和由于土的溫度變化而產(chǎn)生的土體熱膨脹效應(yīng)，并以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)方法推出了凍土三場耦合分析的離散化模型。由于所建立的凍土水熱力耦合模型是一組非線性偏微分方程，很難直接求出它的解析解。因此，在本文中借助于數(shù)值計算方法求解，通過數(shù)值計算得到

2、較為合理的數(shù)值解。以往的數(shù)值計算中，很多是采用水、熱方程的差分格式和應(yīng)力場方程的有限元格式，而在本文中，為了實現(xiàn)三場相互的耦合作用，對三個方程統(tǒng)一采用空間上的有限單元格式和時間上的后差分格式進行離散化，并實現(xiàn)水和熱的內(nèi)層迭代以及水、熱和力的外層迭代，以這兩層迭代格式求解了凍土水、熱、力耦合數(shù)理方程組。在論文的最后還給出了用此模型模擬的二維涸水渠道冬季凍結(jié)過程算例，并給出了相關(guān)的水分場、溫度場、應(yīng)力場和位移場的計算結(jié)果，證明了該模型的有效