新型地能转换桩-土水系统的THM耦合效应机理研究

针对目前地能转换技术成本过高及忽略桩土水系统的相互作用和地下水流动等问题，实验研究地能转换桩的机理以及桩-土水系统THM耦合参数的影响因素，评价地能转换桩在不同土水性质的运行规律和变化特征。把静力平衡理论、桩土作用原理、渗流理论、热传导和对流弥散结合起来，依据工程岩土学观点，在室内实验模拟基础上研究地能转换桩-土水系统的THM耦合机理，建立相应的数值模型，提出全新的设计参数反求理论，仿真研究系统的换热场、应力场、渗流场的变异。此外对关键性设计指标如换热器几何参数、荷载条件等进行理论分析，研究这些参数对能量交换效率的影响,寻找优化设计的解决途径。研究对流弥散效应与热传导关系以及对流弥散在热量运移中所占比例，计算Peclet值。通过现场桩模拟实验，验证本研究建立的全新的参数反求法和理论模型。最终提出耦合桩-土作用和地下水流动理论的THM耦合效应的数值模型，为地能转换桩的设计提供理论基础。 2100433B

那么，为什么会产生人际上、学习上的耦合效应呢？经研究，一般认为有如下几个原因：

一是耦合的联动作用。在一个群体中，个体之间是有耦合的，耦合的越紧密，联动的作用就越大。学习的本质也是一种互动，这种互动包括人际互动、社会互动，也包括自我互动即内部的我与自己对话。这种互动，很重要的是班级耦合的结果，没有这种班级耦合，互动就会发生困难，学习也不可能进步。可见，耦合效应的产生与耦合的联动作用分不开的。

二是耦合的情感作用。一般来说，人际间只要有耦合就会作出情感上的反应。心理学家李雷从几千份人际关系的研究报告中，归纳出了人际耦合的八种情感反应：即由一方发出的管理、指挥、指导、劝告、教育等态度和行为，会导致另一方的尊敬、服从；由一方发出的同意、合作、友好等态度和行为，会导致另一方的协助、温和；由一方发出的帮助、支持、同情等态度与行为，会导致另一方的信任、接受；由一方发出的尊敬、信任、赞扬、求援等态度和行为，会导致另一方的劝导、帮助；由一方发出的害羞、礼貌、服从等态度和行为，会导致另一方的骄傲、控制；由一方发出的反抗、怀疑等态度和行为，会导致另一方的惩罚、拒绝；由一方发出的攻击、惩罚等态度和行为，会导致另一方的敌对、反抗；由一方发出的激烈、拒绝、夸大等态度和行为，会导致另一方的不信任、自卑。在人际互动中可能按此八种模式进行反应，也可能按此外的其他模式进行反应，但有一点从中可见，人际耦合的反应是情感因素左右的。赋之于积极的得到的将是积极的反应。这是不是过去我们讲的“近朱者赤，近墨者黑”呢？可见，耦合效应是情感因素作用的结果。 解读词条背后的知识 星思考 通过故事和案例，对各种理论、定律、效应、法则和现象进行深度解读，力求浅显易懂，引领思考。

容易忽略的“耦合效应”现象

在生活当中，我们一定不能忽略耦合效应。 我们不但要努力制造良好的耦合效应，也要学会识别负面的耦合效应。

裂隙岩体THM耦合机理与过程控制是国际岩石力学领域极富挑战性的前沿研究课题。本项目以连续介质力学、损伤力学和热力学原理为基础，以THM耦合过程中裂隙岩体的损伤机理为纽带，以THM耦合及其诱发损伤过程中的渗透特性演化为核心，以考虑渗透特性演化及复杂渗控结构精细模拟的渗控效应分析方法为手段，以THM耦合过程中的渗控结构优化为目标，重点开展THM耦合过程中裂隙岩体的损伤扩容机理、渗透特性演化、渗控效应分析和渗控结构优化等内容的研究。在本项目资助下，经过3年的努力，全面完成了研究计划内容，实现了预期的研究目标，取得了一系列创新性研究成果：（1）研发了低渗岩石三轴压缩与水气渗流耦合试验技术，建立了THM耦合过程中岩石各向异性损伤的细观力学模型以及各向异性损伤诱发的岩石渗透特性与热传导特性演化模型，深刻揭示了岩石热-水-力-损伤耦合机理；（2）提出了考虑土体变形并反映滞回效应的土水特征曲线模型和非饱和渗透系数模型，建立了考虑围压和颗粒尖端破碎效应的堆石体渗透特性演化模型，发展了考虑结构面任意发育模式及滑动剪胀效应的岩体渗透张量应变敏感性模型，揭示了岩土体在开挖、加载、锚固、灌浆等工程作用过程中渗透特性的演化规律；（3）建立了岩土体固-水-气三相耦合模型与数值模拟方法，提出了堆石体非稳定渗流与非线性变形耦合模型与数值模拟方法，完善了岩土体多场多相耦合分析平台THYME3D，为岩土体多场耦合效应分析与渗控效应评价提供了有效的分析手段；（4）以岩土多场多相耦合数学模型为基础，通过分析各种工程渗控措施在多场耦合数学模型中的地位和作用，提出了渗流控制的耦合过程、初始状态、边界条件和介质特性多元优化方法，为大型水利水电工程渗控系统全局优化提供了理论模型、技术手段和新的研究视角，实现了从定性分析到定量优化的转变。上述研究成果已在锦屏一级、水布垭等一批大型水电工程中得到成功应用；发表学术论文26篇，其中SCI收录论文6篇，EI收录论文18篇；出版书籍章节1部；获批实用新型专利1项，软件著作权登记1项；获国家科技进步二等奖1项，湖北省科技进步一等奖1项；培养博士研究生9名、硕士研究生23名（含外国留学生1名）。

地震作用下埋地供水管道的伤损问题非常普遍，地震的实震资料表明在有压水条件下埋地管道的伤损问题又尤为突出，国内外对基于管土相互作用理论的埋地管道伤损机理研究很重视，本项目针对基于土-管-水耦合作用的伤损问题进行了系统深入研究。首先，我们在分析总结了埋地供水管道的地震灾害资料基础上，结合管土相互作用理论和流固耦合理论建立了土-管-水耦合作用动力学计算模型；其次，利用有限元方法计算分析了地震作用下管流自振周期、场地条件、管道埋深、管长、管径、壁厚、管材以及流体参数和地震参数等对供水管道内动水压力的变化规律特性，开展了管-土相互作用试验研究，获得了不同管材的管土阻力大小及等效土弹簧系数值；最后，对埋地供水管道在地震作用下伤损的形成与发展机制进行了研究，分析了余震次数与烈度大小对伤损段发展的影响。项目成果中地震作用下埋地供水管道的土-管-水耦合动力学分析理论模型以及埋地供水管道内的地震动水压力变化规律特性，在理论上取得了较大突破，具有较高的学术价值；管道的伤损发展预测与结构整体寿命评估对于埋地管道维修时机的确定也具有很高的应用价值。目前，成果总体情况：已发表论文4篇，已录用待刊2篇，申请发明专利1项，已培养毕业研究生4名，2名待答辩。 2100433B