非饱和重塑黄土水分蒸发试验研究
发布时间：2021-08-21 04:46
在干旱与半干旱的西北地区,浅层黄土大面积暴露于大气环境之中,在蒸发作用下会使土体水分、表层温度发生动态变化,导致土体内部含水量及温度重新分布,从而对黄土的物理力学特性产生重要影响,使得土体结构、承载条件下的应力状态等发生改变,研究蒸发作用下土体水分运移过程,可为黄土地区蒸发引起的工程病害的机理分析提供理论支撑。本文以兰州地区重塑非饱和黄土为研究对象,通过室内试验研究蒸发条件下非饱和黄土试样水分运移规律,采用控制变量法进行不同环境温度、不同风速、不同初始含水率、不同压实度下非饱和黄土水分蒸发试验,探讨蒸发过程中土体含水率变化及各因素对土体蒸发速率及累积蒸发量的影响规律;并在室内试验基础上,利用HYDRUS-1D软件建立一维垂向土体水热耦合运移数学模型,用试验数据对模型参数进行率定以及参数敏感性分析,并将模拟的结果与实测结果进行对比评价,以保证模型参数的合理性与有效性,数值模型能较好地预测蒸发条件下非饱和黄土水分运移现象,然后进行了温度、风速、初始含水率影响下及温度梯度作用下土体水分运移数值模拟分析。主要研究成果如下:（1）环境温度对土样含水率的影响规律与土样深度、蒸发时段和参考温度均有关...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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兰州交通大学硕士学位论文-17-只能在竖向运移，保证桶内土体处于一维蒸发状态。④每组试验共配置5个平行样，与此同时再放一个水样桶在箱体内，再将制备好的试样桶及水样桶连同电子称（精度0.01g）一起放入PRX-600C型智能人工气候箱中（控温精度0.1℃）见图3.4所示，在特定的试验条件下进行土体水分蒸发，试验期间每天9:00打开机器，17:00将其关闭，每两个小时通过电子称读取试样桶的质量和水桶的质量，并用万用表通过温度传感器测定土体不同深度处的温度。⑤在试验进行到第5d，8d，11d，13d，15d的17:00各取一个土样，沿其深度方向从上到下每隔3cm取一个土样，用烘干法测定不同深度处的含水率。⑥按照上述步骤，在PRX-600C型智能人工气候箱中进行非饱和黄土水分蒸发试验。该PRX-600C型智能人工气候箱容积600L，外形尺寸1400×680×1650mm，内部尺寸1240×540×960mm，在主控制板中可控制温度、相对湿度、光照等级，PRX-600C型智能人工气候箱的结构示意图见图3.5，其具体技术指标如下：(1)温度：控温范围：0~50℃（国家行业标准10~40℃），波动度：≤±1.5℃，偏差≤±1.5℃，不均匀度≤±1.5℃。(2)相对湿度：控湿范围：50%~90%RH（可扩增到30%~95%RH），波动度：≤±5%RH，偏差±5%RH~±7%RH（国家行业标准）。(3)光照度：额定光照度：0~22000LX，相对光照控制范围：四级（0、1、2、3、4额定光照度）。(4)电压：220V/50HZ。(5)功率：1050W。图3.1制备土样图3.2土样密封静置
兰州交通大学硕士学位论文-17-只能在竖向运移，保证桶内土体处于一维蒸发状态。④每组试验共配置5个平行样，与此同时再放一个水样桶在箱体内，再将制备好的试样桶及水样桶连同电子称（精度0.01g）一起放入PRX-600C型智能人工气候箱中（控温精度0.1℃）见图3.4所示，在特定的试验条件下进行土体水分蒸发，试验期间每天9:00打开机器，17:00将其关闭，每两个小时通过电子称读取试样桶的质量和水桶的质量，并用万用表通过温度传感器测定土体不同深度处的温度。⑤在试验进行到第5d，8d，11d，13d，15d的17:00各取一个土样，沿其深度方向从上到下每隔3cm取一个土样，用烘干法测定不同深度处的含水率。⑥按照上述步骤，在PRX-600C型智能人工气候箱中进行非饱和黄土水分蒸发试验。该PRX-600C型智能人工气候箱容积600L，外形尺寸1400×680×1650mm，内部尺寸1240×540×960mm，在主控制板中可控制温度、相对湿度、光照等级，PRX-600C型智能人工气候箱的结构示意图见图3.5，其具体技术指标如下：(1)温度：控温范围：0~50℃（国家行业标准10~40℃），波动度：≤±1.5℃，偏差≤±1.5℃，不均匀度≤±1.5℃。(2)相对湿度：控湿范围：50%~90%RH（可扩增到30%~95%RH），波动度：≤±5%RH，偏差±5%RH~±7%RH（国家行业标准）。(3)光照度：额定光照度：0~22000LX，相对光照控制范围：四级（0、1、2、3、4额定光照度）。(4)电压：220V/50HZ。(5)功率：1050W。图3.1制备土样图3.2土样密封静置
【参考文献】：
期刊论文
[1]非饱和黄土水分蒸发温度效应试验研究[J]. 张映梅,夏琼,王旭,张延杰,李建东,何陇霞. 人民黄河. 2020(05)
[2]大气作用下浅层非饱和黄土温度变化及其影响因素研究[J]. 李仁杰,王旭,张延杰,蒋代军,李建东,王瑞浦. 工程地质学报. 2019(04)
[3]一维水分运移模型水力参数敏感性分析[J]. 刘明明,段磊,张琛,宋浩,吕婷婷,霍世璐. 中国农村水利水电. 2019(05)
[4]甘肃黑方台黄土水分运移规律模拟[J]. 石兰君,乔晓英,曾磊,赵贵章. 干旱区研究. 2018(04)
[5]温度变化条件下重塑黄土水分迁移试验[J]. 叶万军,刘忠祥,杨更社,赵志鹏. 煤田地质与勘探. 2017(04)
[6]大气作用下非饱和黄土路基湿度变化及影响因素研究[J]. 孙金龙. 内蒙古公路与运输. 2017(03)
[7]考虑风速影响的土表蒸发计算方法[J]. 滕继东,单锋,张升,童军. 岩土工程学报. 2018(01)
[8]鄱阳湖典型洲滩湿地水分补排关系[J]. 林欢,许秀丽,张奇. 湖泊科学. 2017(01)
[9]土体水分蒸发研究进展[J]. 欧阳斌强,唐朝生,王德银,徐士康,施斌. 岩土力学. 2016(03)
[10]水文模型参数敏感性分析方法评述[J]. 宋晓猛,张建云,占车生,王小军,刘翠善. 水利水电科技进展. 2015(06)
博士论文
[1]非等温条件下土壤水热耦合迁移数值模拟研究[D]. 任荣.太原理工大学 2018
[2]非饱和黄土结合水特性及水分迁移问题研究[D]. 李彦龙.西安建筑科技大学 2015
硕士论文
[1]一维非饱和土壤热湿迁移规律及数值模拟研究[D]. 郭毅.太原理工大学 2019
[2]关中盆地水面蒸发及其影响因素研究[D]. 聂雄.长安大学 2018
[3]都兰盆地包气带水分运移规律研究[D]. 陈帅.中国地质大学(北京) 2018
[4]大气作用下非饱和黄土路基湿度变化及影响因素研究[D]. 孙金龙.兰州交通大学 2016
[5]非饱和黄土水汽迁移规律的试验研究及数值分析[D]. 闫玉闯.西安建筑科技大学 2014
本文编号：3354902
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有限差分网格
兰州交通大学硕士学位论文-17-只能在竖向运移，保证桶内土体处于一维蒸发状态。④每组试验共配置5个平行样，与此同时再放一个水样桶在箱体内，再将制备好的试样桶及水样桶连同电子称（精度0.01g）一起放入PRX-600C型智能人工气候箱中（控温精度0.1℃）见图3.4所示，在特定的试验条件下进行土体水分蒸发，试验期间每天9:00打开机器，17:00将其关闭，每两个小时通过电子称读取试样桶的质量和水桶的质量，并用万用表通过温度传感器测定土体不同深度处的温度。⑤在试验进行到第5d，8d，11d，13d，15d的17:00各取一个土样，沿其深度方向从上到下每隔3cm取一个土样，用烘干法测定不同深度处的含水率。⑥按照上述步骤，在PRX-600C型智能人工气候箱中进行非饱和黄土水分蒸发试验。该PRX-600C型智能人工气候箱容积600L，外形尺寸1400×680×1650mm，内部尺寸1240×540×960mm，在主控制板中可控制温度、相对湿度、光照等级，PRX-600C型智能人工气候箱的结构示意图见图3.5，其具体技术指标如下：(1)温度：控温范围：0~50℃（国家行业标准10~40℃），波动度：≤±1.5℃，偏差≤±1.5℃，不均匀度≤±1.5℃。(2)相对湿度：控湿范围：50%~90%RH（可扩增到30%~95%RH），波动度：≤±5%RH，偏差±5%RH~±7%RH（国家行业标准）。(3)光照度：额定光照度：0~22000LX，相对光照控制范围：四级（0、1、2、3、4额定光照度）。(4)电压：220V/50HZ。(5)功率：1050W。图3.1制备土样图3.2土样密封静置
兰州交通大学硕士学位论文-17-只能在竖向运移，保证桶内土体处于一维蒸发状态。④每组试验共配置5个平行样，与此同时再放一个水样桶在箱体内，再将制备好的试样桶及水样桶连同电子称（精度0.01g）一起放入PRX-600C型智能人工气候箱中（控温精度0.1℃）见图3.4所示，在特定的试验条件下进行土体水分蒸发，试验期间每天9:00打开机器，17:00将其关闭，每两个小时通过电子称读取试样桶的质量和水桶的质量，并用万用表通过温度传感器测定土体不同深度处的温度。⑤在试验进行到第5d，8d，11d，13d，15d的17:00各取一个土样，沿其深度方向从上到下每隔3cm取一个土样，用烘干法测定不同深度处的含水率。⑥按照上述步骤，在PRX-600C型智能人工气候箱中进行非饱和黄土水分蒸发试验。该PRX-600C型智能人工气候箱容积600L，外形尺寸1400×680×1650mm，内部尺寸1240×540×960mm，在主控制板中可控制温度、相对湿度、光照等级，PRX-600C型智能人工气候箱的结构示意图见图3.5，其具体技术指标如下：(1)温度：控温范围：0~50℃（国家行业标准10~40℃），波动度：≤±1.5℃，偏差≤±1.5℃，不均匀度≤±1.5℃。(2)相对湿度：控湿范围：50%~90%RH（可扩增到30%~95%RH），波动度：≤±5%RH，偏差±5%RH~±7%RH（国家行业标准）。(3)光照度：额定光照度：0~22000LX，相对光照控制范围：四级（0、1、2、3、4额定光照度）。(4)电压：220V/50HZ。(5)功率：1050W。图3.1制备土样图3.2土样密封静置
【参考文献】：
期刊论文
[1]非饱和黄土水分蒸发温度效应试验研究[J]. 张映梅,夏琼,王旭,张延杰,李建东,何陇霞. 人民黄河. 2020(05)
[2]大气作用下浅层非饱和黄土温度变化及其影响因素研究[J]. 李仁杰,王旭,张延杰,蒋代军,李建东,王瑞浦. 工程地质学报. 2019(04)
[3]一维水分运移模型水力参数敏感性分析[J]. 刘明明,段磊,张琛,宋浩,吕婷婷,霍世璐. 中国农村水利水电. 2019(05)
[4]甘肃黑方台黄土水分运移规律模拟[J]. 石兰君,乔晓英,曾磊,赵贵章. 干旱区研究. 2018(04)
[5]温度变化条件下重塑黄土水分迁移试验[J]. 叶万军,刘忠祥,杨更社,赵志鹏. 煤田地质与勘探. 2017(04)
[6]大气作用下非饱和黄土路基湿度变化及影响因素研究[J]. 孙金龙. 内蒙古公路与运输. 2017(03)
[7]考虑风速影响的土表蒸发计算方法[J]. 滕继东,单锋,张升,童军. 岩土工程学报. 2018(01)
[8]鄱阳湖典型洲滩湿地水分补排关系[J]. 林欢,许秀丽,张奇. 湖泊科学. 2017(01)
[9]土体水分蒸发研究进展[J]. 欧阳斌强,唐朝生,王德银,徐士康,施斌. 岩土力学. 2016(03)
[10]水文模型参数敏感性分析方法评述[J]. 宋晓猛,张建云,占车生,王小军,刘翠善. 水利水电科技进展. 2015(06)
博士论文
[1]非等温条件下土壤水热耦合迁移数值模拟研究[D]. 任荣.太原理工大学 2018
[2]非饱和黄土结合水特性及水分迁移问题研究[D]. 李彦龙.西安建筑科技大学 2015
硕士论文
[1]一维非饱和土壤热湿迁移规律及数值模拟研究[D]. 郭毅.太原理工大学 2019
[2]关中盆地水面蒸发及其影响因素研究[D]. 聂雄.长安大学 2018
[3]都兰盆地包气带水分运移规律研究[D]. 陈帅.中国地质大学(北京) 2018
[4]大气作用下非饱和黄土路基湿度变化及影响因素研究[D]. 孙金龙.兰州交通大学 2016
[5]非饱和黄土水汽迁移规律的试验研究及数值分析[D]. 闫玉闯.西安建筑科技大学 2014
本文编号：3354902
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