电场_渗流场_应力场耦合的电渗固结数值分析_王柳江

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渗流—应力—温度耦合下裂隙围岩隧道涌水量的预测

渗流—应力—温度耦合下裂隙围岩隧道涌水量的预测
黄涛;杨立中
【期刊名称】《西南交通大学学报》
【年(卷),期】1999(034)005
【摘要】基于系统理论研究及工程实践的分析应用，提出了渗流－应力－温度耦合环境下大埋深裂隙围岩隧道渗水量预测计算的确定性数学模型方法（水文地质值模拟法），并通过一隧道工程实例进行了计算验证。

【总页数】6页(P554-559)
【作者】黄涛;杨立中
【作者单位】西南交通大学土木工程学院;西南交通大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U456.32
【相关文献】
1.渗流与应力耦合环境下裂隙围岩隧道涌水量的预测研究 [J], 黄涛;杨立中
2.初论环境地质中裂隙岩体渗流rn-应力-温度耦合作用研究 [J], 杨立中;黄涛
3.煤层覆岩采动裂隙应力-渗流耦合模型及涌水量预测 [J], 程香港;乔伟;李路;江传文;倪磊
4.高水压隧道围岩渗流-应力耦合作用模式研究 [J], 王建秀;胡力绳;张金;唐益群;杨坪
5.隧道裂隙岩体温度-渗流耦合数学模型研究 [J], 黄涛;杨立中
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坝址区三维渗流场数值模拟及监测成果对比

坝址区三维渗流场数值模拟及监测成果对比王开明;刘练【摘要】通过Visual MODFLOW软件对某水电站的坝址区进行三维渗流场数值模拟,分析在正常蓄水位条件下坝址区的渗流场分布特征,渗流量大小等.发现渗流绕过灌浆帷幕和混凝土防渗墙后,水头损失明显,坝后压重平台坡脚有渗流溢出,渗流主要是库水绕过防渗墙底部,通过坝基覆盖层①、②向下游渗透.模型计算的三维渗流场与监测成果对比显示,二者分布特征大体一致,存在的一定差异是模型对坝体结构进行了概化,以及模型未能完全模拟地质条件的复杂性所造成.【期刊名称】《吉林水利》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】4页(P10-13)【关键词】坝址区;渗流场;数值模拟;监测【作者】王开明;刘练【作者单位】中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司, 四川成都 610072;中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司, 四川成都 610072【正文语种】中文【中图分类】TV139.16MODFLOW（ModularThree-dimensional Finite Difference Groundwater Flow Model）是由美国地质调查局于20世纪80年代开发出来的一套专门用于孔隙介质中三维有限差分地下水流数值模拟的软件。

在原MODFLOW的基础上，加拿大Waterloo水文地质公司应用现代可视化技术开发研制了Visual MODFLOW 软件系统[1]。

Visual MODFLOW在我国已逐步得到了推广应用，主要应用于地下水流及溶质运移的数值模拟分析[2]，本文将其应用于某水电站坝址区三维渗流场的数值模拟，分析在正常蓄水位工况下的渗流特征，并将其主要结论与监测成果进行对比。

某水电站拦河大坝为复合土工膜防渗堆石坝，坝顶高程2 934.00m，坝顶宽度8.00m。

坝顶总长度843.87m，最大坝高56m。

坝基采用悬挂式混凝土防渗墙防渗，两岸坝肩岩体防渗采用帷幕灌浆处理。

基于流-热-固耦合的水冷壁应力场数值模拟研究

收稿日期：2023-04-22基金项目：广西科技基地和人才专项基金（PD210209）作者简介：张进（1970-），男，天津人，高级工程师。

通讯作者：王许稳（1984-），男，河北保定人，副教授，博士，主要从事两相流动与传热等方面的研究。

基于流-热-固耦合的水冷壁应力场数值模拟研究张进1，赵旭1，王许稳2（1.华能集团辽宁分公司华能丹东电厂，辽宁东港118300；2.桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004）摘要：锅炉水冷壁向火侧内烟气与水冷壁管内饱和水之间的传热，使水冷壁管间、水冷壁管与鳍片间、水冷壁向火侧和背火侧间产生较大的热应力。

本文通过数值模拟获得垂直膜式水冷壁管屏在较高炉膛温度下的温度场和应力场分布，获悉了水冷壁管内压力及温度决定了水冷壁热应力的大小及分布，得知了水冷壁管与鳍片拉裂的原因是锅炉热负荷在短时间内的交替变化，其计算结果为水冷壁在发生热应力拉裂破坏条件下的改进及合理应对拉裂事故提供了方向。

关键词：水冷壁；热应力；数值模拟；流固耦合；水平烟道中图分类号：TK472文献标识码：A文章编号：1673-1603（2023）03-0024-05DOI ：10.13888/ki.jsie （ns ）.2023.03.005第19卷第3期2023年7月Vol.19No.3Jul.2023沈阳工程学院学报（自然科学版）Journal of Shenyang Institute of Engineering （Natural Science ）为了与风力、光伏等新能源并网配合，火力发电在整个电网调频调峰中扮演着越来越重要的角色。

为了满足区域电网对电量的要求，大容量火力发电机组常常需要频繁且大范围地低负荷运行。

在大范围调峰过程中，锅炉的负荷可能大大偏离设计负荷，甚至低于设计负荷的20%。

如此大范围地调节负荷会使锅炉内烟气的温度场和流场发生剧烈的变化，导致炉膛水冷壁的温度产生交替波动［1-2］。

高岭土电渗固结特性及数值模拟研究

2021 年
沈美兰，等：高岭土电渗固结特性及数值模拟研究
· 79 ·
沉积软土具有含水率高、压缩性高、渗透系数低、强度低等特点，采用传统的堆载预压法、真空预压法排水时间过长，施工期间可能引起土体剪切强度破坏。电渗法使得软土内部形成较大孔隙水渗流，从而可以加快软土排水，是固结软土的有效方法。 Casagrande[1] 将电渗技术首次运用到铁路工程中。 Lamont-Black[2] 对较大范围的路基边坡土进行电渗处理，排出水量 7300 L。为探究电渗排水固结机理，众多学者进行了室内试验研究。胡黎明等 [3] 探究不同干密度下土体的排水效果分析，发现随着土体干密度的增大，排水量和排水速率逐渐减小。 Hamira 等 [4] 对高岭土进行电渗排水试验，发现 25 V 电压下高岭土的排水量为 10 V 电压下的 1.55 倍，但单位体积排水量耗能更高。李瑛 [5] 对杭州土的电渗排水试验表明低电压条件下的电渗渗透系数较高。金志伟等 [6] 研究表明，真空-电渗联合排水法可以对低含水率盾构泥浆进行脱水分离。
液导管及开关；16—导线
1.2 试验方法
（1）土样的配制
本试验采用商品高岭土，含水率 49%，比重 2.72，
液限 15%，塑限 49%，塑性指数 34。
将高岭土放入烘箱，在温度 105 °C 条件下烘 24 h，
除去水分，取出在室温下冷却。随后将高岭土配制成
目标含水率 49% 的土料，搅拌完后对土料抽真空以去

电渗法加固软土地基基本参数室内试验研究

2011年3月第3期总第451期Mar.2011No.3Serial No.451水运工程Port &Waterway Engineering 电渗法加固软土地基基本参数室内试验研究*庞宽1，刘斯宏1，吴澎2，王柳江1，顾唯星1，高娇容1（1．河海大学水利水电学院，江苏南京210098；2.中交水运规划设计院有限公司,北京100007）摘要：电渗法是一种处理软土地基的有效方法，其基本参数的确定在工程应用中至关重要。

利用自制的电渗试验装置，对某一高含水量淤泥土进行了稳压电渗试验和稳流电渗试验，测量了电渗过程中电流、电压、出水速率的变化，总结了电渗透系数、电迁移系数、电导率和单位能耗出水速率等基本参数的变化规律。

试验结果表明：随着电渗的进行，电渗透系数逐渐减小，而电迁移系数相对稳定。

土体的电导率和单位能耗出水量也逐渐降低。

因此，用电迁移系数来评价电渗效果可能更为合理。

关键词：电渗透系数；电迁移系数；电导率；单位能耗出水量中图分类号：TU 472文献标志码：A文章编号：1002-4972（2011）03-0148-06Lab experimental study on electro-osmotic parameters for soft soil consolidationPANG Kuan 1,LIU Si-hong 1,WU Peng 2,WANG Liu-jiang 1,GU Wei-xing 1,GAO Jiao-rong 1(1.College of Water Conservancy and Hydropower Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China;CC Water Transportation Cousultants Co.,Ltd.,Beijing 100007,China)Abstract:Electro-osmosis is an effective way to treat soft soil ground,and the determination of its basicparameters is important in practical applications.With a new laboratory device,two electro-osmosis experiments are performed on high-moisture clay under the conditions of steady voltage and current respectively,to measure the evolution of current,voltage and water flow rate through the clay specimens.The electro-osmotic parameters of the permeability coefficient,the migration coefficient,the electrical conductivity and the unit energy consumption rate are studied.It is found that in the process of the electro-osmotic experiment,the electro-osmotic permeability coefficient,the electrical conductivity and the unit energy consumption rate decrease gradually,while the electro-osmotic migration coefficient is relatively stable.Therefore,it might be more reasonable to assess the electro -osmotic efficiency with the migration coefficient.Key words:electro -osmotic permeability coefficient;electro -osmotic migration coefficient;electricalconductivity;unit energy consumption rate收稿日期：2010-07-09*基金项目：国家高技术研究发展计划(2007AA11Z115)；江苏省自然科学基金（BK2009344）作者简介：庞宽(1986—)，男，硕士，从事岩土与地基处理方面的研究。

岩体水力劈裂的应力-渗流-损伤耦合模型研究

岩体水力劈裂的应力-渗流-损伤耦合模型研究
沈振中;张鑫;孙粤琳
【期刊名称】《计算力学学报》
【年(卷),期】2009(026)004
【摘要】利用无单元法追踪裂纹扩展的优势研究模拟岩体水力劈裂的数值分析模型.定义损伤变量以描述岩体的损伤程度对岩体渗透性和强度的影响,建立了岩体水力劈裂的应力-渗流-损伤耦合分析模型,并编制了基于无单元法的计算程序.综合考虑应力、渗流及损伤之问的相互作用影响,分析了具有初始裂纹的岩体平面应力模型的裂纹扩展过程,指出考虑渗流作用时的裂纹扩展角大于不考虑渗流作用时的裂纹扩展角.同时,裂纹内水压力和渗流的作用对于裂纹的扩展方向和扩展长度具有较大的影响.
【总页数】6页(P523-528)
【作者】沈振中;张鑫;孙粤琳
【作者单位】河海大学水利水电工程学院,南京,210098;水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心,南京,210098;河海大学水利水电工程学院,南京,210098;河北省水利水电第二勘测设计研究院,石家庄,050021;河海大学水利水电工程学院,南京,210098
【正文语种】中文
【中图分类】TU452
【相关文献】
1.等效连续岩体的渗流应力耦合模型研究及应用 [J], 邓祥辉
2.岩体渗流-应力耦合裂隙网络模型研究进展 [J], 刘子明;刘卫群
3.岩体中饱和渗流应力耦合模型研究进展 [J], 刘仲秋;章青
4.基于应力-渗流-损伤耦合模型的重力坝三维水力劈裂数值模拟 [J], 沙莎;张国新
5.裂隙岩体渗流场与应力场耦合数学模型的研究 [J], 任长吉;黄涛
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三维应力下岩石节理面的渗流特性

三维应力下岩石节理面的渗流特性
金爱兵;王贺;高永涛;姚宣成
【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2015(046)001
【摘要】基于渗流场与应力场的耦合关系,从侧向应力引起的侧向变形入手,经过合理的理论推导,给出能够反映节理面在三维应力作用下渗流特性的等效水力张开度-应力公式;根据室内物理试验数据拟合理论公式得到水力张开度的表征经验公式,给出理论公式应用于实际工程的方法,并利用数值试验佐证该公式的合理性;采用
3DEC程序进行三维应力作用下节理面渗流数值试验,为利用3DEC进行类似研究提供有益借鉴.
【总页数】7页(P267-273)
【作者】金爱兵;王贺;高永涛;姚宣成
【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院,北京,100083;北京矿冶研究总院,北京,100070;北京科技大学土木与环境工程学院,北京,100083;北京科技大学土木与环境工程学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TU46
【相关文献】
1.三轴应力作用下岩石单裂隙的渗流特性 [J], 刘才华;陈从新
2.三维应力状态下岩石各向异性结构面自由剪胀的力学特性 [J], 王艳辉;刘希圣
3.随机荷载作用下岩石节理剪切强度特性研究 [J], 严园;邹兰林;周兴林;谢旭飞
4.三维应力作用下岩体单个裂隙的渗流特性分析 [J], 李新平;米健;张成良;王艳丽
5.三维应力对煤层气-水两相渗流特性影响实验研究 [J], 张晓莹
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降雨入渗条件下边坡湿陷变形的数值模拟

（海大学水利水电学院，南京２０９）河１０８
摘
要：降雨入渗是边坡发生失稳滑动破坏的主要因素之一为研究降雨入渗条件下边坡湿陷变形的基本特性，采
用修正的巴萨罗那模型（Ｂ和非饱和多孔介质力学理论，建立了基于弹垫｝分析的非饱和流固耦合计算模型，开ＢＭ）生
ＮｕｍｅｉａｍｕｌｔｏｏＷｅｔｎｇＤｅｏｍａｉｎｏｎａｕｒｔｄｒｃｌＳｉａｉｎｎｔｉｆｒｔｏｆＵｓｔａｅ
ＳｏｅＵｎｅｉｆｌＩｆｌａｉｎｌｐｄｒＲａｎａｌｎｔｔｉｒｏ
行了修正．１１修正ＢＭ模型简介．Ｂ修正后的ＢＭ模型描述如下．Ｂ
析降雨人渗下边坡稳定性的方法被广泛使用＿Ｊ然１，４
而该法通常根据非饱和土的强度特性来反映边坡的
失稳机制而更能直观反映边坡失稳的变形规律却无法得到．由于降雨入渗下的边坡变形实质上是典型的非饱和土固结问题，因此，的解决必须基于非饱它和土的渗流和应力耦合理论ＪＣｏ等开发了水、曲．ｈ气、固三相耦合程序，且对降雨人渗下的均质土坡进行了分析，没有对边坡变形进行过深入研究．晗但徐等建立了一个考虑水力渗透系数特征曲线、水特Ｊ土
ｆｒｇｅｔｒｏｓａｅｌｔｒａｒａｅｒｅｓｔｎｔｔ．ｌｈｈａｅＫｅｗｏｄ：ｒｉｆｌｎｌａｉｎ；ｕｓｔｒｔｄｌｐｙｒｓａｎａｌｆｔｔｉｉｒｏｎａａｅｓｏｅ；ｗｅｔｎｅｏａｉｎ；ｆｏｄｆｒａｉｎｏｐｉｇ；ｉｐｏｅｕｔｇｄｆｒｔｉｍｏｌｗ— ｅｏｍｔｏｃｕｌｎｍｒｖｄ

电渗法加固软土地基研究现状及展望

电渗法加固软土地基研究现状及展望刘睿;傅少君;张瑞;赵斌【摘要】电渗固结法可以短时高效地提高地基承载力,且不会产生地基失稳现象,是针对软土地基应用前景较好的地基处理方法.结合国内外研究现状,简要介绍了电渗法的加固机理,着重分析了电势梯度、通电方式、电极材料与布置形式、土壤含水量、含盐量及pH值等因素对于电渗固结过程的影响.综述了电渗法的试验研究与数值模拟研究进展.基于目前电渗法国内外研究现状,指出电渗法存在的问题,并对其未来发展进行了展望.【期刊名称】《福建建筑》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】7页(P38-44)【关键词】软土;电渗固结;地基处理;加固机理;数值模拟【作者】刘睿;傅少君;张瑞;赵斌【作者单位】西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室陕西西安710123;西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室陕西西安710123;武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072;西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室陕西西安710123;辽宁省第五地质大队有限责任公司辽宁营口115100【正文语种】中文【中图分类】TU4720 引言随着人口数量与城镇规模的逐渐增加，土地资源供需矛盾成为影响人类生活与发展的主要问题，为了解决这一问题，许多沿海城市通过填海造地来扩展土地面积。

沿海土体通常以软土为主，软土具有含水量高、孔隙比大、渗透性低、压缩性高、承载力低等特点，若不进行适当的地基处理，其承载力与稳定性很难达到施工要求。

过大的工后沉降会影响建筑物的寿命周期，甚至威胁到人类的生命安全与财产，因此有必要针对软土地基进行适当的地基处理。

常用的软土地基处理方法为排水固结法，包含真空预压法、降水预压法、堆载预压法、电渗固结法等。

然而，真空预压与降水预压对处理边界的施工要求高，排水固结速率受土体水力传导系数的影响，有时难以达到预期加固的目的。

堆载预压受限于堆载材料的来源及有可能导致的地基失稳，不适用于短工期情况。

ABAQUS渗流应力耦合分析中渗透荷载施加问题探讨

ABAQUS渗流应力耦合分析中渗透荷载施加问题探讨吕从聪;李宗利;李东奇【期刊名称】《长江科学院院报》【年(卷),期】2018(035)005【摘要】渗流应力耦合问题是目前数值分析的热点之一,渗流对应力的影响主要体现在渗透荷载上,然而不同学者应用ABAQUS进行渗流应力耦合分析建模时,在水荷载边界条件施加方面出现2种个问题:定义了孔压边界后,是否还有必要施加静水压力;考虑了坝基的渗流作用,是否还需要在坝底面定义扬压力荷载.通过竖向应力平衡和孔隙静水压力平衡理论及算例对这2个问题进行分析,结果表明:在应用ABAQUS进行渗流应力耦合分析时应同时考虑静水压力和孔压边界;当不考虑坝体渗透性时,应施加扬压力,而考虑坝体渗透性时,则无需再单独施加扬压力.分析成果可为研究ABAQUS进行混凝土重力坝渗流应力耦合分析时渗流荷载和水边界条件的施加问题提供参考.【总页数】5页(P68-72)【作者】吕从聪;李宗利;李东奇【作者单位】三峡大学水利与环境学院,湖北宜昌 443002;西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌 712100【正文语种】中文【中图分类】TV331【相关文献】1.基于ABAQUS渗流与应力耦合的边坡稳定性分析 [J], 李宗坤;陈丽刚;韩立炜2.基于ABAQUS在基坑降水的渗流-应力耦合分析中的应用 [J], 罗景崭;熊建刚3.基于ABAQUS在基坑降水的渗流-应力耦合分析中的应用 [J], 罗景崭;熊建刚;4.基于ABAQUS基坑降水引起地面沉降的渗流——应力耦合分析 [J], 邱平[1]5.渗透动水压力作用下裂隙岩体渗流与应力耦合分析 [J], 王俊光;梁冰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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m

（18）
式中： kr 为相对渗透系数，将其与土体饱和状态时的渗透系数 K sw 相乘即为土体的渗透系数，其余参数意义与式（16）、（17）中的相同。电渗通常用于超软黏土的排水加固，则土体的变形预测采用能够较好地反映黏土弹塑性变形特性的修正剑桥模型，其屈服函数见式（19），该模型具
（1. 河海大学水利水电学院，南京 210098；2. 西安热工研究院有限公司，西安 710032；3. 南水北调中线干线建设管理局，北京 100038）
摘要：在非饱和土多孔介质力学理论的基础上，根据电荷守恒原理、质量守恒原理、应力平衡方程、达西定律以及欧姆定律，推导了考虑电场、渗流场以及应力场相互耦合作用的电渗固结理论方程。采用 Galerkin 加权余量法对电渗固结理论方程进行空间离散，得到其有限元计算列式，编制了相应的计算程序，对室内电渗模型试验进行了数值模拟。结果表明，数值模拟与试验结果基本吻合，表明该电渗固结理论方程能够定量预测电渗固结过程中土体的孔隙水压力和位移发展规律。关键词：电渗；多场耦合；固结；有限元；模型试验中图分类号：O 242.21 文献标识码：A
收稿日期：2010-12-28 基金项目：江苏省基础研究计划自然科学基金资助项目(No.BK2009344)。第一作者简介：王柳江，男，1985 年生，博士研究生，从事地基处理及岩土数值分析的研究工作。E-mail: liuj-w@
第6期
王柳江等：电场-渗流场-应力场耦合的电渗固结数值分析
（12）
Dirichlet 边界条件：
ˆ on u u u ˆ on HH w ˆ on V V eo
（13）
有严格的理论依据，适用于正常固结和欠固结黏土的应力变形计算。
f p q2 p ln 1 2 2 v 0 l 1 e0 p0 M p
（1. College of Water Conservancy & Hydropower Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. Xi’an Thermal Power Research Institute Co., Ltd., Xi’an 710032, China; 3. Construction and Administration Bureau of South-to-North Water Diversion Middle Route Project, Beijing 100038, China）
nSr w H u C w Sr K t t w div K h H K eo V 0
（8）
土体单元的平衡微分方程为
g 0
（9）（10）
1 n s nSr w
式中：、 s 、 w 分别为土体、土体中固体颗粒、土体中水的密度。根据假设（7），土体中的孔隙气压等于大气压，则此时土体的有效应力可表示为
1905
通过电场等效的方法建立了等应变条件下考虑堆载 -电渗联合作用的轴对称电渗固结理论，该理论虽然已经具备了较强的工程实际意义，但还是局限在饱和土的理论框架内。由于电渗是一个涉及水分、电子、离子在土体中迁移的复杂问题，在电势梯度的作用下产生负孔隙水压力，同时渗流过程中水流与土骨架变形是相互作用的，属于非饱和土范畴的渗流-变形耦合问题。因此，电渗固结理论的推导应建立在非饱和土理论的基础上，并采用有限元方法对电渗以及电渗与其他工法联合使用的情况进行计算。本文在综合已有研究成果的基础上，基于非饱和土多孔介质力学理论，假设等温条件，忽略孔隙水体的化学作用以及各组分发生相变的影响，采用电荷守恒原理、质量守恒原理、欧姆定律以及达西定律，建立能够反映电场、渗流场以及应力场相互作用的电渗固结方程；然后，将该方程通过 Galerkin 法离散得到有限元计算列式，编制计算程序，对电渗的室内模型试验进行数值模拟，并与试验结果进行了比较。
化该关系式也可近似等于 Sr ，即 Sr 。式（3）、（8）、（9）分别为电场、渗流场以及应力场耦合作用下的电渗固结理论的控制方程。为求解方程，将其初始条件及边界条件表示如下：
u u0 , H H 0 , at t 0
kr Se1/ 2 1 1 Se1/ m
i Re 0
-
式中：C 为非饱和土的容水度（ C w / uw ）， w 为土体的体积含水率， w nSr ；uw 为孔隙水压力；
Sr 为饱和度；n 为孔隙率；u 为位移矢量；K w 为水
的体积压缩模量（MPa）。将式（6）代入式（7），得到渗流场的控制方程为
nSr w H u C w Sr v 0 （7） t Kw t
-
2
电渗固结理论的建立
2.1 基本假定为推导能够反映电渗过程中电场-渗流场-应力场耦合的控制方程，需做如下一些假设：（ 1）假设土体内各点等温，不考虑土体内化学、相变等因素的影响；（ 2）忽略土体内细颗粒发生电泳而产生的电流；（3）土体内电荷传递满足欧姆定律；（4）土体内水体流动满足达西定律；（5）由电势梯度和水头梯度产生的流量可以叠加；（6）由土体中离子移动而产生的电场相对外加电场忽略不计；（7）固体颗粒不可压缩、水可压缩且体积压缩模量不变，孔隙气体与大气相通。 2.2 基本控制方程的建立根据欧姆定律可得 i e V （1） 2 式中： i 为电流密度（ A/m ）； e 为土体电导率（Ω 1·m 1）； V 为电势。根据电荷守恒原理，同时假设电流处于稳定状态，则得到如下方程：
1
引
言
然而他仅考虑了电渗的作用；Wan 等[8]通过进一步完善使其适用于电渗和堆载共同作用的情况，但只适用于一维情况。 Lewis[9] 在 Esrig 理论的基础上考虑了电渗过程中的电流变化。近年来，国内学者也对电渗固结理论进行了深入研究。庄艳峰，王钊[10
－ 11]
电渗是一种采用电能进行地基加固的技术[1]。 Casagrande 于 1939 年首次将该技术应于岩土工程－中[2 3]，现已应用到斜坡、堤坝、软土地基加固等岩土工程中[4
ij uw ij ij
（11）
为有效应力张量；式中： ij ij 为 Kroneker 符号；
为与饱和度 Sr 有关的非线性常数，当土体处于饱和（ 2）状态时， 1 ；非饱和状态时， Sr ，为简
1906
岩
土
力
学
2
2012 年
－ 6]
。近几年，国内主要将其应用到围
研究了电渗过程中的电学问题，考虑了电极
海造地、袋装吹填淤泥土加固、基坑降水、高速公路地基处理等工程。目前，对于电渗法，尤其当电渗法与其他工法联合使用时，大多数还是依靠工程技术人员的经验，尚缺乏合适的设计计算理论。为克服电渗法理论上的空白，国内外众多学者对电渗固结理论展开了研究。其中，Esrig 最早对电渗固结理论进行了研究，
式中： Re 为电流汇源项。将式（1）代入式（2）得到电势分布的控制方程为
div e V Re 0
（3）
根据达西定律，水头梯度引起的流速为 vh K h H （ 4）式中： K h 为土体的渗透系数（m/s)； H 为水头。由电势梯度引起的流速为 veo K eo V （ 5）式中： K eo 为土体的电渗透系数（m2·V 1·s 1）。根据假设（5），电渗过程中流过土体单元的流速为水头梯度和电势梯度引起的流速之和，则土体中孔隙水的渗流流速可表示为 v vh veo K h H K eo V （6）同时根据假设（7），得到土体单元的质量守恒方程（即渗流连续性方程）为
Abstract: Based on the mechanical theory of unsaturated porous media, an equation of electroosmostic consolidation theory which considers the coupling of electrical field, seepage field and stress field is derived by applying the principles of charge and mass conservation, stress equilibrium equation, Darcy’s law and Ohm’s law. The equation is discretized by using the Galerkin method of weighted residuals to get the formulation for finite elements; and then a code is developed. A model test of the electroosmosis combining with vacuum drainage is simulated. The simulated results agree well with the measured ones; it is shown that the proposed theory can predict the development of pore water pressure and displacements quantitatively in the electroosmosis consolidation process. Key words: electroosmosis; multi-field coupling; consolidation; finite element method; model test