›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (S1): 614-618.doi: 10.16285/j.rsm.2015.S1.107

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

基于非等温管道流竖井地基热排水固结模拟

范高飞1,刘干斌1,黎 明2,尹铁锋1,陶海冰3   

  1. 1. 宁波大学 岩土工程研究所,浙江 宁波 315211;2. 宁波大学 图书馆,浙江 宁波 315211; 3. 浙江大学 滨海和城市岩土工程研究中心,浙江 杭州 310027
  • 收稿日期:2015-03-09 出版日期:2015-07-11 发布日期:2018-06-14
  • 通讯作者: 刘干斌,男,1976年生,博士,教授,主要从事地下工程方面的教学和科研。E-mail: liugb76@163.com E-mail:1134687175@qq.com
  • 作者简介:范高飞,男,1991年生,硕士研究生,主要从事软基处理方面的研究工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.51278256,No.51178227);宁波大学研究生科研创新基金(No.G14054);2014年浙江省新苗人才计划(No.2014R405074);“近海冲击与安全”浙江省重中之重学科开放课题(No.zj1104)。

Simulation of consolidation by vertical thermal drain based on non-isothermal conduit flow

FAN Gao-fei1, LIU Gan-bin1, LI Ming2, YIN Tie-feng1, TAO Hai-bing3   

  1. 1. Institute of Geotechnical Engineering, Ningbo University, Ningbo, Zhejiang 315211, China; 2. Library, Ningbo University, Ningbo, Zhejiang 315211, China; 3. Research Center of Coastal and Geotechnical Engineering, Zhengjiang University, Hangzhou, Zhejiang 310027, China
  • Received:2015-03-09 Online:2015-07-11 Published:2018-06-14

摘要: 针对新技术热排水固结法,采用非等温管道流模拟竖井中U型导热管的传热过程,考虑温度对竖井扰动区和未扰动区渗透性的影响,在COMSOL Multiphysics有限元软件中进行二次开发,建立了竖井地基热排水固结法的有限元模型。以热排水固结软基处理原型试验为例,重点分析了模型耦合、部分耦合和不耦合情况下软土地基的固结度。结果表明,相对于传统排水固结法的不耦合模型,部分耦合模型下因温度产生的孔压增量延缓了地基固结的发展,固结速率有所减慢;耦合模型下温度虽也产生一定的孔压增量,但温度有效地改善了竖井涂抹区土的渗透特性,地基的固结速率加快,固结周期缩短,与试验结果一致。

关键词: 热排水固结, 竖井地基, 渗透特性, 非等温管道流

Abstract: Regarding the new technique of thermal drainage consolidation method, the finite element model of thermal drainage consolidation method for vertical drain foundation is developed through secondary development on the base of COMSOL. Multiphysics software in which the heat transfer process of U-shaped heat transfer tube in the vertical drains is simulated with the theory of non-isothermal conduit flow, and the effect of temperature on permeability of disturbed and undisturbed zone of the vertical drains is considered. Then, taking the prototype test of thermal drainage and consolidation of soft foundation treatment as an example, the consolidation degree of soft soil foundation is analyzed mainly on the condition of coupling, partial coupling and non-coupling model. It is shown that the rate of consolidation in the partial coupling model decreases in comparison with the non-coupling model used in the traditional drainage consolidation method, because the extra pore pressure induced by the temperature delays the development of consolidation of soil. In case of coupling model, the rate of consolidation is accelerated and consolidation period is shortened because the temperature effectively improves the permeability of soil in vertical drain smear zone, although the extra pore pressure can also be induced by the temperature. The result of computation is in agreement with the test results.

Key words: thermal drainage consolidation, vertical drain foundation, permeability characteristics, non-isothermal conduit flow

中图分类号: 

  • TU 473
[1] 王冲, 胡大伟, 任金明, 周辉, 卢景景, 刘传新, . 侵蚀性环境对地下结构渗透和力学特性影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3457-3464.
[2] 张玉国, 万东阳, 郑言林, 韩帅, 杨晗玥, 段萌萌. 考虑径向渗透系数变化的真空预压 竖井地基固结解析解[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3533-3541.
[3] 莫振泽, 王梦恕, 李海波, 钱勇进, 罗跟东, 王辉, . 粉砂地层中浓泥土压盾构泥膜效应引起的 孔压变化规律试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2257-2263.
[4] 黄朝煊. 塑料排水板处理地基非线性固结计算研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4819-4827.
[5] 张天军,尚宏波,李树刚,魏文伟,包若羽,潘红宇,. 三轴应力下不同粒径破碎砂岩渗透特性试验[J]. , 2018, 39(7): 2361-2370.
[6] 曹 洪 ,肖莹萍 , . 渗透变形过程中临空面表层土体渗透特性变化试验研究[J]. , 2017, 38(9): 2465-2472.
[7] 许 江,刘龙荣,彭守建,冯 丹,苏小鹏,张 兰, . 不同吸附性气体抽采过程中煤储层参数演化特征研究[J]. , 2017, 38(6): 1647-1656.
[8] 张志红,李红艳,陈家煜,雷 墉. 混合重金属离子侵蚀饱和黏性土渗透特性试验研究[J]. , 2016, 37(9): 2467-2476.
[9] 李 毅, . 岩石裂隙的非饱和渗透特性及其演化规律研究[J]. , 2016, 37(8): 2254-2262.
[10] 闵凡路 ,魏代伟 ,姜 腾 ,张春雷,. 泥浆在地层中的渗透特性试验研究[J]. , 2014, 35(10): 2801-2806.
[11] 王路珍 ,陈占清 ,孔海陵 ,莘海德 . 加载历程对配径碎煤渗透特性影响的试验研究[J]. , 2013, 34(5): 1325-1330.
[12] 张 玉 ,徐卫亚 ,邹丽芳 ,孙怀昆 . 降雨条件下大型滑坡体渗流稳定性分析[J]. , 2013, 34(3): 833-841.
[13] 陈 萍 ,林伟岸 ,占鑫杰 ,蒋莹玉 . 渗滤液浸泡对深度脱水污泥强度和渗透性能的影响[J]. , 2013, 34(2): 337-341.
[14] 周葆春 ,孔令伟 ,郭爱国 . 荆门弱膨胀土的胀缩与渗透特性试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 424-429.
[15] 陈 聪 ,杨林德. 地下结构混凝土渗透特性试验研究[J]. , 2011, 32(8): 2379-2385.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[4] 朱建明,彭新坡,姚仰平,徐金海. SMP准则在计算煤柱极限强度中的应用[J]. , 2010, 31(9): 2987 -2990 .
[5] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[6] 白 冰,李小春,石 露,唐礼忠. 弹塑性应力-应变曲线的斜率恒等式及其验证和应用[J]. , 2010, 31(12): 3789 -3792 .
[7] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[8] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[9] 蔡辉腾,危福泉,蔡宗文. 重庆主城区粉质黏土动力特性研究[J]. , 2009, 30(S2): 224 -228 .
[10] 宋 玲 ,刘奉银 ,李 宁 . 旋压入土式静力触探机制研究[J]. , 2011, 32(S1): 787 -0792 .