Modelowanie przepływów przez ośrodki porowate jest wynikiem wieloletnich studiów autorów niniejszej monografii w zakresie przepływu płynów przez ośrodki porowate lub spękane, wpływu fazy płynnej na proces odkształcenia ośrodka, jego konsolidacji i w skrajnych przypadkach utraty stateczności. W monografii podano rozwiązania zagadnień inżynierskich ważnych z punktu widzenia praktyki i badań naukowych. W szczególności, omówiona jest utrata stateczności filtracyjnej nie zawsze opisywana w innych monografiach poświęconych mechanice ośrodków porowatych. Problematyka poruszana w pracy jet ostatnio tematem licznych publikacji naukowych, również książkowych, gdyż ma ona istotny wpływ na rozwój kilku dziedzin nauki w tym geoinżynierii, bioinżynierii oraz technologii tworzenia nowych materiałów o złożonej strukturze.

Książka powstała na podstawie publikacji i opracowań wykonanych przede wszystkim przez pracowników Instytutu Geotechniki i Hydrotechniki Politechniki Wrocławskiej, a także jego założyciela, profesora Igora Kisiela, Niektóre z tych prac były realizowane w ścisłej współpracy z Uniwersytetem Josepha Fouriera w Grenoble, a w szczególności we współpracy z prof. Julianem Kravtchenko i prof. Jeanem Louisem Auriault. Książka jest przeznaczona dla studentów ostatnich lat magisterskich studiów technicznych oraz studiów doktoranckich, jak również inżynierów i pracowników naukowych,.

Celem autorów było przedstawienie probelmatyki filtracji w sposób maksymalnie jasny, tak aby czytelnik zapoznawał się z materią teorii, poczynając od bardzo prostych i elementarnych przykładów poprzez klasyczne metody analityczne aż po metody bardziej zaawansoane oparte na teorii homogenizacji ośrodków niejednorodnych wskali mikroskopowej, czy też zaawansowane metody numeryczne. W miarę możliwości starano się przedstawić fizykę rozpatrywanego zjawiska poprzez przedstawienie metodyki uzyskiwania równań procesu na podstawie klasycznych metod przy wykorzystaniu twierdzeń termodynamiki procesów nieodwracalnych, czy też twierdzeniach teorii homogenizacji. Przykłady, jakimi posłużono się do prezentacji rónych modeli reologicznych dobrano tak, aby w sposób przejrzysty ilustrowały istotę przedstawionej teorii, a z drugiej strony były interesujące z punktu widzenia zastosowań praktycznych.

Spis treści

• Przedmowa

• Wprowadzenie

• Modelowanie procesów przepływu filtracyjnego
• Metodologia budowy modelu
• Rozwiązywanie zagadnień granicznych
• Budowa modeli geoprzestrzennych

• Ruch wody w górotworze

• Skała jako zbiornik wód podziemnych
• Geneza wód podziemnych. Cykle hydrologiczne
• Wybrane właściwości wód podziemnych
• Rodzaje wody w skale
• Woda w strefie areacji i saturacji
• Ruch wody w górotworze
• Podstawowe pojęcia niezbędne do modelowania przepływu filtracyjnego

• Prawa fenomenologiczne przepływu cieczy przez ośrodek porowaty

• Hipotezy przepływu filtracyjnego
• Hipotezy przepływu nielaminarnego

• Modelowanie przepływu płynu przez ośrodek porowaty

• Wprowadzenie
• Modele hydrodynamiki wód podziemnych
• Modele konsolidacji ośrodka porowatego
• Plastyczność i wytrzymałość ośrodka porowatego rozdrobnionego
• Wytrzymałość porowatych i spękanych ośrodków ciągłych
• Stateczność filtracyjna ośrodka porowatego rozdrobnionego

• Metody wyznaczania parametrów modeli przepływu filtracyjnego

• Wprowadzenie
• Parametry fizyczne i mechaniczne szkieletu gruntowego
• Parametry filtracyjne ośrodka porowatego
• Przykłady wyznaczania parametrów modeli filtracyjnych metodami terenowymi

• Wyznaczanie parametrów efektywnych modeli przepływu w oparciu o teorię homogenizacji

• Wprowadzenie
• Jednowymiarowy przepływ filtracyjny przez kompozyt jako przykład matematycznej teorii homogenizacji
• Proces homogenizacji filtracji płynu przez ośrodki porowate metodą zbieżności dwuskalowej

• Rozwiązania zagadnień przepływu filtracyjnego metodami analitycznymi

• Zagadnienia jednowymiarowe filtracji
• Przykłady rozwiązań zadań dwuwymiarowych w oparciu o aproksymację Dupuit
• Rozwiązania równania Boussinesqa - przepływ nieustalony
• Rozwiązywanie metodami analitycznymi równań hydrodynamiki wód podziemnych płaskich zagadnień filtracji

• Rozwiązania zagadnień konsolidacji ośrodków porowatych metodami analitycznymi

• Zagadnienie jednowymiarowe konsolidacji ciała Biota
• Płaskie zagadnienia konsolidacji wywołanej działaniem obciążenia
• Osiadanie półprzestrzeni pod działaniem obciążenia skupionego
• Osiadanie półprzestrzeni pod działaniem źródeł cieczy

• Metody numeryczne w modelowaniu przepływu cieczy przez ośrodki porowate

• Wprowadzenie
• Metoda różnic skończonych
• Metoda elementów skończonych
• Metod elementów brzegowych
• Stochastyczna metoda wirów

• Bibliografia