Модели и задачи теории фильтрации в слабых грунтах

• Автор: Поташев, Константин Андреевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Глава I. Фильтрационная консолидация слабых грунтов
§ 1. Уплотнение осадков сточных вод
1.1. Постановка задачи
1.2. Основные уравнения
1.3. Решение задачи
1.4. Сопоставление с гравитационной схемой осаждения частиц
§2. Одномерная задача фильтрационной консолидации торфа
2.1. Описание процесса консолидации слабых грунтов
2.2. Постановка задачи
2.3. Предельная реологическая схема
2.4. Сопоставление предельной схемы с моделью вязкоупругого грунта
2.5. Упрочнение грунта
2.5.1. Снижение подвижности жидкости при ее отжатии из пор
2.5.2. Снижение проницаемости грунта при сжатии
§3. Двумерное напряженно-деформированное состояние водонасыщенного
грунта в момент его поверхностного нагружения
3.1. Постановка задачи
3.2. Решение задачи. Основные результаты
Заключение по главе
Глава II. Проникновение жидких углеводородных загрязнителей в почву.... 71 §4. Удерживание жидкого углеводородного загрязнителя увлажненной
суглинистой почвой
4.1. Набухание пористой матрицы почвы
4.1.1. Основные уравнения
4.1.2. Краевые условия
4.1.3. Решение задачи
4.2. Повышение вязкости жидкого загрязнителя
4.2.1. Основные уравнения
4.2.2. Краевые условия
4.2.3. Решение задачи
4.3. Результаты расчетов
§5. Учет капиллярных эффектов при проникновении жидкого
углеводородного загрязнителя в увлажненную почву
5.1. Постановка задачи
5.2. Описание капиллярных взаимодействий
5.3. Описание транспорта воды и НВЖ
5.4. Основные уравнения
5.5. Начальные и граничные условия
5.6. Результаты расчетов
Заключение по главе
Заключение
Литература

Актуальность темы. Моделирование фильтрационных процессов в природных пористых средах имеет обширную область применения. Оно необходимо как для решения задач о миграции подземных вод и транспорта загрязнителей, для задач нефтедобычи, а также для инженерно-строительных расчетов, связанных с оценкой несущей способности грунтов (оснований фундаментов), находящихся в насыщенном или частично насыщенном состоянии. Отсюда неугасающий интерес к этой тематике.
При моделировании процессов, связанных с транспортом жидкостей в почвах, торфах, неуплотненных глинизированных породах (как в наиболее сложных по своему составу и строению пористых средах) возникает ряд трудностей. Большинство из них возникает из-за взаимодействий фильтрующейся жидкости и твердого скелета грунта, вследствие которых часто изменяются свойства как пористой среды, так и насыщающей ее жидкости.
Подобные эффекты вызывают повышенный интерес, поскольку ведут к фильтрационным аномалиям в поведении системы «жидкость - пористая среда» и выражаются в нелинейности закона фильтрации, определяя специфику рассматриваемого процесса.
Очевиден научный и прикладной интерес к рассмотренным в работе задачам консолидации осадков сточных вод (процесс, аналогичный явлению осадконакопления иловых пород), деформирования насыщенных торфяных и глинизированных грунтов, а также к задачам транспорта углеводородного загрязнителя в увлажненных гумифицированных почвах.
Рассмотренные в работе задачи демонстрируют различные варианты взаимного влияния пористой среды и насыщающих ее жидкостей.
Актуальность решения задач фильтрационной консолидации слабых грунтов под действием внешней нагрузки при инженерном освоении заболоченных территорий Западной Сибири в свое время настолько возросла [1], что потребовалось проведение специальных исследований с разработкой и

0,8

Рис. 2.1 Траектория фронта предельного сжатия
Таким образом, при использовании предельной реологической схемы для описания процесса консолидации водонасыщенного слабого грунта не требуется задавать подробное реологическое поведение среды. Это позволяет сократить число параметров, необходимых для решения поставленной задачи.
В то же время использование этой упрощенной схемы расчета в ряде случаев оказывается достаточным для получения оценки основных характеристик процесса с требуемой для инженерных расчетов точностью.
Проведем сопоставление полученных результатов по предельной схеме и по модели фильтрационной консолидации вязкоупругого грунта [13], соответствующей исследуемым слабым грунтам. Вязкоупругая реология насыщенного грунта описывается уравнением
2.4. Сопоставление предельной схемы с моделью вязко-упругого грунта
(2.10)
где Я, г0 - описывают упругие и вязкие свойства системы.