饱和正冻土水分迁移及冻胀模型研究

发布时间：2017-06-02 09:33

  本文关键词：饱和正冻土水分迁移及冻胀模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：正冻土在温度梯度大的情况下,冻结锋面快速移动,孔隙水变成冰,造成原位体积膨胀;而通常在天然条件下,温度梯度都不大,水从未冻区向冻结区迁移,在某一个位置引起冰的累积,形成分凝冰。由于此诱发的冻胀要比原位冻胀大很多,因此,建立一个能够模拟土体水分迁移及分凝冰形成过程的冻胀模型尤其重要。基于第2冻胀理论,建立了饱和土体冻胀模型。在模型中,假设冻结缘中单位时间内水分迁移速度为常数,以计算冻结缘内水压力,再根据克拉方程得到冰压力。根据冰压力的大小作为分凝冰形成判据,研究中假设新的分凝冰形成以后,上一层分凝冰停止生长。模型把水分迁移和冻胀速率当作基本的未知量,模拟了与可天然土体冻胀类似的底部无压补水和顶部加压的冻胀情况。通过数值模拟与试验结果进行对比,初步验证模型的可靠性,其研究结果为实际寒区工程的冻胀预测提供参考。
【作者单位】： 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室;中国科学院大学;兰州大学土木工程与力学学院;
【关键词】： 饱和正冻土 水分迁移 冻胀模型 分凝冰 冰压力
【基金】：中国科学院“百人计划”项目(张明义博士) 中国科学院西部行动计划项目(No.KZCX2-XB3-19) 中国科学院知识创新工程重要方向项目(No.KZCX2-EW-QN301) 中国科学院青年创新促进会资助
【分类号】：TU445
【正文快照】： 1引言冻土是具有负温或零温并含有冰的土类和岩石[1]。冻土分多年冻土,季节性冻土和短时冻土[2]。在中国冻土区占全国陆地面积的75%[2-3]。土体的冻胀是由于土中的水变成冰而引起的体积膨胀的现象。由于土壤冻结,体积膨胀,在寒区造成冻胀丘、道路翻浆、厚层地下冰、热融滑塌等

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1 周金生;周国庆;张琦;商翔宇;周扬;;图像处理技术在分凝冰演化规律研究中的应用[J];岩土工程学报;2011年01期

2 曹宏章;刘石;;饱和颗粒土冻结过程的数值模拟[J];工程热物理学报;2007年01期

3 ;[J];;年期

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本文编号：414852