非达西渗流的机理与本构方程述评.pdf

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1、第41卷第6期四川建筑科学研究2015年12月SichuanBuildingScience35非达西渗流的机理与本构方程述评王成华，万正义，李军(天津大学建筑工程学院，天津300072)摘要：为全面认识非达西渗流问题特性，对非达西渗流的产生机理和本构方程进行了比较系统的总结和评述。非达西渗流的主要机理，除试验误差外，主要是源于流体与孔隙介质之间的物理化学作用和机械性相互作用。各种非达西渗流本构方程可分为低渗透速度的达西渗流下限方程和高雷诺数的达西渗流上限方程两类。提出了非达西渗流研究需要探讨的若干主要问题，展望了其研究发展趋势。关键词：非达西渗流；机理；本构方程中图分类号：T

2、U46文献标志码：A文章编号：1008—1933(2015)06—035—06State-of-the-art：themechanismsandconstitutiveequationsofNon-DarcianflowsWANGChenghua，WANZhengyi，LIJun(SchoolofCivilEngineering，TianjiuUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：InordertOmakeathoroughunderstandingofthekeyfeaturesofNon—Darcianseepageproblem

3、s，mainissuesinresearchesofNon·Darcianflowweresystematicallyreviewedintwoaspects：themechanismsandconstitutiveequationsofNon—Darcianflows．ThemechanismsofNon-Darcianflowswereconsideredbothphysiochemicalandmechanicalinteractionsbetweenseepingfluidsandporousmedia，exceptforerrorsraisedfromtestpro

4、cedures．TheconstitutiveequationsforNon-Darcianflowscanbedividedintotwocategories：equationsforflowsunderlowerseepagevelocityforsoilsandthatforflowsathighReynolds’Snumber，whichdefinestheflowsoutsideofbothlowerandupperlimitsforDarcianflowrespectively．ThetendencyofresearchesandmorekeyissuesinNo

5、n—Darcianflowswerealsooutlinedforfurtherinvestigation．Keywords：Non-Darcianflows；mechanisms：constitutiveequations问题中非达西渗流影响的研究也有待于进一步0引言解决。当前，在水利、建筑、石油、交通工程等大量实际水利工程中的坝基多选择修建在低渗透密实粘工程的渗流分析中，达西定律得到了广泛的应用，但土或岩基上，而在这些情况下的渗流是偏离达西定遇到不满足达西定律的情况也Et渐增多。从广义上律的。在堆石坝中的渗流是以非达西渗流为主⋯，讲，不满足达西渗流定律的水流运动即为非达西

6、渗而在过堆石体坝行洪、路基及堤防的洪水漫溢等问流运动。而这些情况按照达西渗流进行分析常不能题中也经常遇到非达西渗流现象。另外，在大型江满足精度的要求，有些情况下甚至是危险的，因而非河截流工程中渗流也可能出现非达西渗流引。达西渗流理论及其在工程中的应用近年来越来越受在道路工程中，深、大型隧道以及人防工程中地到重视。下洞室的开挖中，大量地下水的处理问题日渐突出，建筑工程中，在以往的支护、降水、防水设计中出现非达西渗流的情况也日渐增多，如何有效地在一般均按达西渗流定律来进行计算，而当遇到密实出现非达西渗流条件下进行排水疏干等问题仍有待粘土以及高渗透性岩土层等出现非达西渗流情况，于进

7、一步研究解决。本文针对非达西渗流产生的机理、影响因素、本常以折减安全系数来解决问题。另外，在流固耦合构方程及求解等方面的问题进行了综述，并总结了其研究现状、水平以及主要研究发展方向。收稿日期：2014—11-10作者简介：王成华(1959一)，男，辽宁葫芦岛人，博士，教授，主要从1非达西渗流产生机理事岩土工程、地下工程等领域的教学与科研工作。基金项目：国家自然科学基金(51178309)1．1达西定律下限分析E—mail：chwang@tj．．edu．cn众所周知，达西定律为：36四川建筑科学研究第4l