1、流固耦合與熱流固耦合問題是當(dāng)前巖土力學(xué)和流體力學(xué)研究的熱點(diǎn)課題,也是多學(xué)科交叉性質(zhì)的前沿研究課題.隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展,越來越多的隧道建設(shè)在高地應(yīng)力、高地溫、富含地下水的區(qū)段,給隧道的設(shè)計、施工帶來很大的難度,同時施工安全也存在很大隱患.而在目前對隧道開挖的數(shù)值模擬分析方法中,綜合考慮這些因素的很少. 本文采用宏觀連續(xù)介質(zhì)方法,將實(shí)際的多孔介質(zhì)視為一種理想的連續(xù)介質(zhì),系統(tǒng)地分析流、固、熱三場之間的耦合關(guān)系、三場耦合的力學(xué)機(jī)理以

2、及結(jié)合點(diǎn). 將有效應(yīng)力原理運(yùn)用到適合變溫條件下地下水的滲流情況,并在此基礎(chǔ)上建立了巖石變形耦合方程.對于溫度場的耦合,通過虛位移原理將變化的溫度場產(chǎn)生的熱應(yīng)力轉(zhuǎn)化為"熱荷載"加載到巖石固相骨架上.并以位移變量u、v、w和孔隙壓力變量p為基本變量,把變化的溫度場產(chǎn)生的熱應(yīng)變轉(zhuǎn)化為"熱荷載"加于結(jié)點(diǎn)上.運(yùn)用等參元、加權(quán)殘數(shù)法、高斯積分法等推導(dǎo)平面八結(jié)點(diǎn)單元的耦合方程以及剛度矩陣中各元素的計算方法. 在模擬中采用多層耦合應(yīng)力超