凍土數值分析.pdf

1、本文在Harlan水熱耦合模型的基礎上，通過加權關系式將應力場的球應力與水分場的水壓力、冰壓力聯(lián)系起來，建立水分場、溫度場和應力場相互作用的“三場”耦合模型；并且，在計算土體凍結變形的同時，還考慮了凍土的蠕變作用和由于土的溫度變化而產生的土體熱膨脹效應，并以嚴謹的數學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，在本文中借助于數值計算方法求解，通過數值計算得到

2、較為合理的數值解。以往的數值計算中，很多是采用水、熱方程的差分格式和應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過程算例，并給出了相關的水分場、溫度場、應力場和位移場的計算結果，證明了該模型的有效