冻融环境中饱和岩石的热量传递与温度平衡规律

发布时间：2017-09-17 01:12

  本文关键词：冻融环境中饱和岩石的热量传递与温度平衡规律

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【摘要】：冻融环境中温度是岩石性态变化的关键影响指标之一,而冻融试验中岩石的热量传递和温度变化规律国内和国际都未形成统一认识。为探究岩石在冻融环境中的热量传递和温度变化规律,利用室内试验和数值计算方法分别研究冻结和融化过程中试样温度平衡的过程和时程规律。利用3种岩石进行饱和态的冻融循环试验,试样中心温度监测表明,冻结和融化过程的试样温度均存在显著的3段式变化特征,其中相变过程是一个较为特殊和重要的阶段,相变温度均在0℃~-1℃范围。随着试验温度区间增大,冻结和融化各阶段时长显现出不同规律,冻结过程总时间逐渐降低,而融化过程总时间先降低后升高。基于第3类热传导边界条件,利用Comsol Multiphysics有限元数值计算平台,分析考虑相变阶段的冻结和融化过程,数值计算结果与试验结果吻合较好。数值计算结果显示,试样不同位置的冻结与融化特征主要体现在相变阶段差异,而试样孔隙率对该阶段的影响最大,剩余温度势造成对称温度区间和非对称温度区间的冻结、融化特征的显著差异。
【作者单位】： 西安理工大学岩土工程研究所;中煤科工集团西安研究院有限公司;中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室;兰州交通大学土木工程学院;
【关键词】： 岩石力学 冻融循环 饱和岩石 热量传递 温度平衡
【基金】：国家自然科学基金资助项目(50879608) 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室开放基金项目(SKLFSE201311) 中煤科工集团西安研究院有限公司科技创新基金项目(2012XAYCX020)~~
【分类号】：TU45
【正文快照】： 冻结岩石是种特殊的介质,其随着温度改变而发生着物理和力学性态变化,该变化是多场耦合作用的结果[1-4]。当前,耦合作用过程和机制仅能定性描述,尚不能定量表达。但作为其中关键一环或是控制环,冻融环境中岩石的温度变化规律,是解释其他场的基础问题。目前,关于冻融环境中,岩，

本文编号：866390