国家自然科学基金(50578171)
- 作品数：29 被引量：161H指数：9
- 相关作者：张玉军更多>>
- 相关机构：中国科学院武汉岩土力学研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：建筑科学理学一般工业技术核科学技术更多>>
- 热-水-应力耦合条件下三项因素对核素迁移影响的有限元分析被引量：4
- 2008年
- 目前在放射性核素随地下水迁移的研究中还很少涉及温度场和应力场的影响。针对这一问题,引入渗透迁移方程,将所开发的饱和—非饱和孔隙介质中热-水-应力耦合弹塑性模型及其二维有限元程序进行了扩展和改进,使之可以同步地对温度场、渗流场、应力场和放射性核素浓度场的变化进行解析。对一个假想的核废料处置库算例,通过分别改变影响地下水中核素迁移的3个因素:渗透系数、分配系数和分子扩散系数,考察了在热-水-应力-迁移耦合作用条件下近场放射性核素浓度的分布及变化,从而认识到:当缓冲层的渗透系数小到一定程度后,缓冲层中核素迁移基本不再受渗流场的影响;缓冲层分配系数越小,分子扩散系数越大,核素迁移越快。
- 张玉军
- 关键词：岩土力学热-水-应力耦合核素迁移二维有限元分析
- 不同场热—水—应力耦合过程二维有限元分析被引量：4
- 2007年
- 从建立应力平衡方程、水连续性方程、能量守恒方程和弹塑性矩阵入手,提出了一个饱和—非饱和孔隙介质中的热—水—应力耦合模型和开发了相应的有限元程序。为验证本耦合模型及程序的可靠性和重点探讨不同场的热—水—应力耦合过程,以高放射性核废料地质处置的Prototype Repository Project(PRP)原位试验为模拟对象,对一个处置试验坑道近场进行了水单场、热—水耦合、水—应力耦合、热—应力耦合和热—水—应力耦合条件下的数值分析,考察了工程屏障及围岩中的温度、饱和度及应力的变化、分布情况,并得出了一定的认识。
- 张玉军
- 关键词：地质处置二维有限元分析
- 核废料处置概念库工程屏障中热—水—应力耦合过程数值分析被引量：8
- 2007年
- 考虑了缓冲层中温度梯度水分扩散、水蒸汽扩散对水连续性及能量守恒的影响,进一步完善了所建立的饱和-非饱和介质中热-水-应力耦合现象的控制方程,并以国际合作项目DECOVALEX III中课题Task3BMT1为模拟对象,使用所开发的有限元程序对一个核废料处置概念库近场的热-水-应力耦合过程进行了数值分析,考察了工程屏障中若干点的温度、含水量、孔隙水压力及主应力的变化、分布情况,并将部分结果与日本THAMES软件的Task3BMT1计算数据作了对比,看到二者的规律在定性和定量上有某种一致性,但仍存在一定差别,笔者试着分析了原因并得出了一定的认识。
- 张玉军
- 关键词：核废料处置
- 模拟热–水–应力耦合作用的三维节理单元及其数值分析被引量：5
- 2009年
- 对于具有相同厚度的空间8节点等参数节理单元,考虑温度和孔隙水压力的影响,将其的应力–位移关系加以拓展,建立了相应的应力平衡方程、水连续性方程、能量守恒方程,使之可用于分析饱和–非饱和岩体中存在不连续面时的热–水–应力耦合问题,并结合实体单元,研制出相应的三维有限元程序。针对一个假定的核废物地质处置模型,通过有、无节理的热–水–应力耦合过程数值分析,显示与无节理的情况相比,由于节理的存在使得近场岩体中的温度、应力及水流速度的分布与数值都发生了明显的变化,特别是节理附近的岩体中有某种水流"冷却"作用和一定程度的应力集中现象,其它部位岩体的应力也有所增加。
- 张玉军
- 关键词：热-水-应力耦合节理单元有限元方法
- 核废料处置概念库近场热-水-应力耦合模型及数值分析被引量：27
- 2007年
- 特别考虑了缓冲层中温度梯度水分扩散、水蒸汽扩散对水连续性及能量守恒的影响,进一步完善了所建立的分析饱和-非饱和介质中热-水-应力耦合现象的控制方程,并针对试验资料,使用所开发的有限元程序对一个核废料处置概念库近场的热-水-应力耦合过程进行了数值模拟,考察了缓冲层及岩体中若干点的温度、饱和度、孔隙水压力及主应力的变化、分布情况,并将部分结果与国外类似软件的计算数据作了对比,结果显示,在定性和定量上二者的规律有某种一致性,从而得出了一定的认识。
- 张玉军
- 关键词：近场二维有限元分析
- CO_2注入岩体的热-气-应力耦合二维弹塑性有限元分析被引量：4
- 2009年
- 目前国内关于CO2地质埋存课题的研究已经起步,其中与岩石力学有关的工作急需加强。为此,考虑到向含气地层中注入CO2时岩石、气体和温度的相互作用,将CO2视为理想气体,使用Drucker-Prager屈服准则和‘无拉应力’判据,建立了一个热-气-应力耦合模型并研制了相应的二维有限元程序。假定了一个由下部注入层和上覆冠石层组成的CO2埋存地质系统,以此为数值模拟的对象,分析了CO2在不同的注入速率和注入时间条件下岩体的中的位移、应力、受拉与塑性破坏区的变化和分布情况,结果显示,为保证CO2注入岩体的稳定,应优择最佳的注入速率和注入时间。
- 张玉军
- 关键词：有限元方法弹塑性分析
- 孔隙气压对核废物地质处置热-流-固耦合影响的有限元分析被引量：1
- 2009年
- 为考察孔隙气体压力对高放废物地质处置中的热-流-固耦合过程的影响,借用Leiws等建立的可变形孔隙介质中非等温空气流和水流模型,在其水连续性方程中加入了温度梯度引起的水分扩散项,研制出相应的热-水-气-应力耦合弹塑性二维有限元程序。针对一个假定的高放废物地质处置库模型,在相同的初始温度、孔隙水压力和岩体应力条件下,取3种缓冲层中的初始孔隙气体压力,通过数值模拟考察了处置库近场的主应力、饱和度、气和水的流速、温度和孔隙压力的分布与变化。结果显示,当缓冲层中的初始孔隙气压力较高时,其对围岩中应力影响较大。
- 张玉军
- 关键词：岩土力学核废物地质处置有限元分析
- 核废料地质处置概念库HM耦合和THM耦合过程的二维离散元分析与比较被引量：7
- 2008年
- 描述了二维离散元程序UDEC4.0中求解热-水-应力耦合问题的主要的理论背景、控制方程和计算原理,并假定一座核废料处置概念库位于具有二组节理且赋存地下水的岩体中,使用UDEC程序对处置库近场分别为水-应力耦合及热-水-应力耦合的过程进行了数值模拟,考察和对比了两种工况下坑道围岩中的位移、主应力、塑性区、温度、节理开度、水压力和流速的分布及温度随时间的变化。结果表明,热-水-应力耦合与水-应力耦合相比,核废料放热使得处置库有水围岩中应力、位移的大小和方向发生明显的变化,并且围岩中节理开度、水压力和水流速度均有所减小,特别是在坑道边墙附近相当显著。若要在裂隙岩体中安全、可靠地设计、建造和运行核废料处置库,进行相关的热-水-应力耦合过程的分析是很重要的。
- 张玉军
- 关键词：热-水-应力耦合离散元
- 尤卡山坑道规模试验T-H-M耦合过程数值模拟被引量：1
- 2009年
- 简述了笔者建立的求解热—水—应力耦合问题的数学模型,针对美国尤卡山高放射性核废料地质处置坑道规模试验使用笔者研制的有限元程序进行了热—气—应力耦合过程的数值模拟,分析了坑道周边的位移、温度及气压力的变化;并将该计算的部分结果和实测数据及国外有限元/有限差分方法的成果作了比较,看到三者温度的分布与变化较为接近,位移分布与LBNL的结果在定性和定量上有某种一致性,位移随时间的变化与实测结果的规律性大体相当。从而可以认为使用该模型和有限元程序对核废料地质处置中的热—水/气—应力耦合过程进行模拟是可行的。
- 张玉军
- 关键词：热-水-应力耦合有限元方法数值模拟
- 考虑溶质浓度影响的热-水-应力-迁移耦合模型及数值模拟被引量：11
- 2008年
- 高放射性核废料地质处置库围岩中地下水的密度因溶质浓度不同而发生变化,这将影响到饱和-非饱和孔隙介质中近场和远场的热-水-应力耦合过程,同时温度场、应力场也要对地下水中的核素及矿物质迁移产生作用。考虑这两个因素,建立和引入了相关的应力平衡方程、水连续性方程、能量守恒方程和渗透迁移方程,并研制出了对应分析孔隙介质中热-水-应力-迁移耦合问题的二维有限元程序。通过对一个假定的核废料地下处置库在核素泄漏后多场耦合过程的数值计算,考察了近场围岩中的温度、应力、孔隙水压力、核素浓度的分布及随时间的变化。结果初步显示了所建模型及程序可模拟热-水-应力-迁移耦合现象,因而具有一定的实用性。
- 张玉军
- 关键词：岩土力学核废料地质处置数值模拟
