【摘 要】
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基于Riot理论框架和加权平均温度概念,建立了流体饱和名孔弹性介质的化学-热-弹性理论模型。应用Laplace变换法,数值研究和分析了不同边界条件下含圆柱形空洞以及含球形空洞
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基于Riot理论框架和加权平均温度概念,建立了流体饱和名孔弹性介质的化学-热-弹性理论模型。应用Laplace变换法,数值研究和分析了不同边界条件下含圆柱形空洞以及含球形空洞流体饱和多孔弹性介质的孔隙压力以及热应力和化学-热应力等问题。主要工作如下:对溶剂和溶质二元组分组成的孔隙流体/溶液,建立了热局部非平衡情况下饱和多孔介质的化学-热-流-固耦合模型。然后,对固相位移为无旋场的情况,给出了孔隙流体压力和溶质摩尔量变化量与固相位移的解耦方程。对于两个典型工程问题,即含圆柱形空洞以及含球形空洞饱和多孔弹性介质,获得了不同边界条件下固相、孔隙流体的温度以及孔隙压力和溶质摩尔量变量在Laplace域中的表达式。最后,对两种材料(砂岩和粘土),数值分析了和考察了温度和溶质摩尔量变量对孔隙压力和固相应力的影响,比较了热效应、化学效应和化学-热效应的区别。数值结果表明:1)在Sp较小时(≈0.35)和Biot数为中等值时(≈1.0),热局部非平衡效应十分明显。热局部非平衡条件下孔隙压力以及径向热应力绝对值峰值2-3倍(砂岩材料)或3-4倍(粘土材料)高于热局部平衡条件下所对应的值;2)在温度和溶质摩尔量变化共同作用时,化学效应对于孔隙压力和固相应力(峰值)的影响占主导地位,明显强于热效应的影响。在考虑化学效应或化学-热效应下,孔隙压力的峰值与总应力绝对值的峰值处于同量级。在仅考虑热效应的情况时,对于砂岩材料,孔隙压力的峰值则小于总应力绝对值的峰值2-3个量级。
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