摘要: 以开采过程中的煤矿突水为例，应用液固互动理论，采用有限元分析软件ADINA 针对二种突水模式分别建立几何模型，进行数值模拟。在利用软件进行三维有限元建模时，分为结构模型和流体模型两种。针对不同的突水模式，探讨在流固耦合作用下的煤矿渗透突水过程中，地层与场地的变形特征。结果表明: 对于断层突水模式中，接近45°的断层倾角对地层和场地的影响较大，因此在煤层开采中应该特别注意倾向于开采工作面的小倾角断层; 在裂隙突水模式中，较大的渗透系数对突水速度和突水量影响显著，可以通过选择合适的开采区域尽量避免突水事故的发生。
0 引言
流固耦合问题所能涉及的范围非常广泛［1］，例如核废料地下存储的环境工程，热流固、流固耦合渗流的石油开采工程; 由于渗流造成的基坑变形与基坝失稳、过度抽取地下水引起的地面沉降，煤矿引发突水的采矿领域等。
单纯意义上的渗流通常认为通过流体的孔隙介质为绝对刚性，不存在形状的改变问题。也就是说对于孔隙中流体压力的线性或非线性变化，作为固体骨架没有任何影响，这是传统意义中的非耦合现象。由于不考虑液固互动，对于刚刚开始的工程实践或前沿学科所起的作用是积极的，通过这种方式可以使复杂的问题更加简单化。当然也有它的不利缺陷，孔隙介质不论是天然生成还是人类加工，基本上在流体压力改变的渗流中都会产生或大或小的变形。两相介质之间的相互作用是流固耦合力学的重要特征，也就是在流体载荷作用下固体产生变形或运动，而固体的这种行为又反过来影响到流场，从而改变流体载荷的大小和分布［2-3］。利用液固耦合理论，结合多学科知识，建立相应的多孔介质液固耦合模型。
模型利用有限元分析软件ADINA 为平台，借助其中FSI 分析模块，通过深入分析多孔介质固体和流体之间的耦合关系，考虑多孔介质的特点及地层和场地等地质条件，针对不同的工程问题，分析地层与场地变形机理与工程灾害成灾机理，并考虑多种因素的影响，建立液固耦合问题的有限元分析方法。
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