电场-渗流场-应力场耦合的电渗固结数值分析

›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (6): 1904-1911.

电场-渗流场-应力场耦合的电渗固结数值分析

王柳江¹，刘斯宏¹，汪俊波²，朱豪³

1. 河海大学水利水电学院，南京 210098；2. 西安热工研究院有限公司，西安 710032；3. 南水北调中线干线建设管理局，北京 100038

收稿日期:2010-12-28 出版日期:2012-06-11 发布日期:2012-06-14
作者简介:王柳江，男，1985年生，博士研究生，从事地基处理及岩土数值分析的研究工作
基金资助:
江苏省基础研究计划自然科学基金资助项目(No.BK2009344)

Numerical analysis of electroosmostic consolidation based on coupled electrical field-seepage field-stress field

WANG Liu-jiang¹，LIU Si-hong¹，WANG Jun-bo²，ZHU Hao³

1. College of Water Conservancy & Hydropower Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. Xi’an Thermal Power Research Institute Co., Ltd., Xi’an 710032, China; 3. Construction and Administration Bureau of South-to-North Water Diversion Middle Route Project, Beijing 100038, China

Received:2010-12-28 Online:2012-06-11 Published:2012-06-14

摘要/Abstract

摘要： 在非饱和土多孔介质力学理论的基础上，根据电荷守恒原理、质量守恒原理、应力平衡方程、达西定律以及欧姆定律，推导了考虑电场、渗流场以及应力场相互耦合作用的电渗固结理论方程。采用Galerkin加权余量法对电渗固结理论方程进行空间离散，得到其有限元计算列式，编制了相应的计算程序，对室内电渗模型试验进行了数值模拟。结果表明，数值模拟与试验结果基本吻合，表明该电渗固结理论方程能够定量预测电渗固结过程中土体的孔隙水压力和位移发展规律。

关键词: 电渗, 多场耦合, 固结, 有限元, 模型试验

Abstract: Based on the mechanical theory of unsaturated porous media, an equation of electroosmostic consolidation theory which considers the coupling of electrical field, seepage field and stress field is derived by applying the principles of charge and mass conservation, stress equilibrium equation, Darcy’s law and Ohm’s law. The equation is discretized by using the Galerkin method of weighted residuals to get the formulation for finite elements; and then a code is developed. A model test of the electroosmosis combining with vacuum drainage is simulated. The simulated results agree well with the measured ones; it is shown that the proposed theory can predict the development of pore water pressure and displacements quantitatively in the electroosmosis consolidation process.

Key words: electroosmosis, multi-field coupling, consolidation, finite element method, model test

中图分类号:

O 242.21

王柳江，刘斯宏，汪俊波，朱豪 . 电场-渗流场-应力场耦合的电渗固结数值分析[J]. , 2012, 33(6): 1904-1911.

WANG Liu-jiang ，LIU Si-hong ，WANG Jun-bo ，ZHU Hao . Numerical analysis of electroosmostic consolidation based on coupled electrical field-seepage field-stress field[J]. , 2012, 33(6): 1904-1911.

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[1]	王国辉, 陈文化, 聂庆科, 陈军红, 范晖红, 张川, . 深厚淤泥质土中基坑开挖对基桩影响的离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 399-407.
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[5]	涂园, 王奎华, 周建, 胡安峰, . 有效应力法和有效固结压力法在预压地基强度计算中的应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 645-654.
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[7]	刘忠玉, 夏洋洋, 张家超, 朱新牧. 考虑Hansbo渗流的饱和黏土一维弹黏塑性固结分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 11-22.
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[15]	张雷, 王宁伟, 景立平, 方晨, 董瑞, . 电渗排水固结中电极材料的对比试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3493-3501.

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[2]	闻世强，陈育民，丁选明，左威龙. 路堤下浆固碎石桩复合地基现场试验研究[J]. , 2010, 31(5): 1559 -1563 .
[3]	张常光，张庆贺，赵均海. 非饱和土抗剪强度及土压力统一解[J]. , 2010, 31(6): 1871 -1876 .
[4]	杨天鸿，陈仕阔，朱万成，刘洪磊，霍中刚，姜文忠. 煤层瓦斯卸压抽放动态过程的气-固耦合模型研究[J]. , 2010, 31(7): 2247 -2252 .
[5]	李卫超，熊巨华，杨敏. 分层土中水泥土围护结构抗倾覆验算方法的改进[J]. , 2011, 32(8): 2435 -2440 .
[6]	张桂民，李银平，施锡林，杨春和，王李娟. 一种交互层状岩体模型材料制备方法及初步试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 284 -289 .
[7]	王伟李小春李强石露王颖白冰. 小尺度原位瞬态压力脉冲渗透性测试系统及试验研究[J]. , 2011, 32(10): 3185 -3189 .
[8]	李术才，赵岩，徐帮树，李利平，刘钦，王育奎 . 海底隧道涌水量数值计算的渗透系数确定方法[J]. , 2012, 33(5): 1497 -1504 .
[9]	吕亚茹，丁选明，孙甲，孔纲强 . 刚性荷载下现浇X形桩复合地基极限承载力特性研究[J]. , 2012, 33(9): 2691 -2696 .
[10]	王洪新，孙玉永 . 考虑基坑开挖宽度的杆系有限元算法及试验研究[J]. , 2012, 33(9): 2781 -2787 .