吉林西部季冻区盐渍土冻胀特性及三维颗粒流数值模拟

  土体盐渍化是一种缓变的自然灾害，会带来草地退化、荒漠化、盐渍化等一系列生态问题，对人类环境造成威胁，对人类生产、生活及经济发展有着严重影响。吉林省西部松嫩平原上就广泛分布的这种盐渍化较严重的土壤，且该地位于季节性冻土区，土体的周期性冻结与融化对盐渍土的形成与发展有着很大影响。为了减缓土地退、恢复治理生态系统，吉林省启动了嫩江下游与第二松花江的引水工程来淋洗盐渍化的土地，但在淋洗过程中引发冻胀及次生盐渍化等工程及环境问题。因此，有必要对吉林西部盐渍土分布区进行调查取样，详细查明其盐渍化进程，分析盐渍土水盐运移规律，为防治盐渍化及次生盐渍化提供理论依据。另外由于吉林西部季节性冻土区的特殊气候，造成土体冻胀引起的道路翻浆、坍塌等交通病害也对治理盐渍化土壤等土地开发整理项目带来困难，因此，对吉林西部季冻区盐渍土进行冻胀特性的研究并结合数值模拟手段分析冻胀细观机理对治理道路病害，恢复治理生态脆弱区提供理论依据。 本文结合国家自然科学基金重点项目“寒旱区土体盐渍化HTSM多场耦合地质环境系统灾变演化机理与工程效应研究”（NO：41430642），国家自然科学基金项目“松嫩平原分散土成因机制及水热盐耦合离子迁移模型研究”（NO：41372267），高校博士点基金项目―干湿冻融循环对吉林西部分散土的影响及机理研究‖（NO：20120061110054）开展研究。首先，通过对吉林西部镇赉、大安、乾安、农安地区的盐渍土进行长期监测和调查取样，对土样的物质组成、基本物理化学性质及孔隙分布特征进行了试验研究，通过对研究区不同埋深、不同季节及不同地点的盐渍土各项物质组成、物理化学性质及孔隙分布特征进行了深度上和地面范围上的对比讨论，建立了吉林西部盐渍土分布及盐渍化进程的宏观模型为研究区盐渍土冻胀特性的研究提供基础。其次，利用Arya-Paris预测模型对盐渍土土水特征曲线进行了预测，根据预测结果对研究区土体的饱水、持水、脱水及水分在土体中运移速率的特性进行分析讨论，为研究区土体的水盐物质迁移及盐渍化进程提供分析依据。再次，结合研究区气温、降水及蒸发情况，对比研究区附近的长春市冬季天然冻结土体的含水率、地温及冻结深度的监测数据，综合对研究区不同地点土体水分及盐分在不同季节不同埋深上的迁移规律测试分析结果及土水特征曲线预测分析结果，全面分析吉林西部盐渍土在非冻结期与冻融期的水盐运移机制。然后，通过室内冻胀试验对不同温度、含水率、含盐量及击实度的盐渍土室内冻胀特性进行试验，从机制学角度分析研究区土体冻胀的影响因素，为季节性冻土区盐渍土的冻胀特性研究提供良好示范。最后，根据三维颗粒流数值模拟理论对盐渍土的室内冻胀试验过程进行了数值模拟，直观展现整个冻胀过程中颗粒运移、孔隙变化及内部应力变化的过程，，从土的本质上模拟了土体冻胀的机理，丰富了季节性冻土盐渍化及冻胀的理论。

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.14
【目录】：

【参考文献】

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中国博士学位论文全文数据库 前3条

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