冻融循环过程中岩石热传导规律试验及理论分析

发布时间：2017-06-02 21:26

  本文关键词：冻融循环过程中岩石热传导规律试验及理论分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为研究岩石在低温环境下内部温度场随冻结、融化过程变化特征,探讨岩石在冻融循环过程中整体热传导规律。现开展干燥、饱水状态下类砂岩试样冻融循环室内试验,分析类砂岩试样在冻结、融化过程中内部非等温传递规律;结合试验现象,从水冰微观结构探讨水冰相变过程产生的热传导弛豫机制;最后,基于热传导理论,详细探讨冻融循环干燥、饱水状态下岩石热传导方程,给出饱水岩石三阶段温度分布理论解,并通过与试验对比,验证理论分析的合理性。研究结果表明:(1)冻融循环过程中干燥状态下的类砂岩试样,其温变曲线大体呈现负指数曲线特征,且越靠近边界面,温变速率越大,同时相对冻结过程,融化升温过程速率更快;(2)冻融循环过程中饱水状态下的类砂岩试样,其温变曲线呈现明显的三区段过程,在水冰相变过程产生典型的缓温变段,且相对干燥状态,其温变速率均出现一定程度降低;(3)利用水分子相变过程中微观结构变化,可较好地解释水冰相变过程造成的热传导弛豫现象;(4)给出了干燥、饱水状态下岩石热传导方程,并借此探讨了饱水状态下固相、液相及相变区温度理论解,通过与室内试验对比,验证了理论分析公式的合理性。研究对认识冻融环境下岩石内部温度场演化规律具有一定参考价值。
【作者单位】： 西安科技大学建筑与土木工程学院;中国矿业大学力学与建筑工程学院;
【关键词】： 岩石力学 冻融循环 类砂岩试样 水冰相变 热弛豫机制 热传导方程
【基金】：国家自然科学基金资助项目(41302228) 中国博士后科学基金资助项目(2014T70931) 陕西省博士后科学基金项目(2014051)~~
【分类号】：TU45
【正文快照】： 1引言寒区大气环境温度变化将会对岩土介质内部温度场演化产生显著影响[1-2],如,寒区隧道围岩冻结影响深度受控于隧道内环境温度及变化过程,而季节性冻土地基设计冻深深度受环境温变及岩土介质材料所影响。但外界温度如何通过热传导实现对岩土介质温度分布影响,其变化过程将对

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本文编号：416566