非飽和黃土單向凍結(jié)條件下水分遷移的試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、在我國黃土分布地區(qū)有明顯的四季交替,晝夜溫差較大,溫度改變會(huì)產(chǎn)生明顯的水分遷移運(yùn)動(dòng)。這種水分場的遷移運(yùn)動(dòng)會(huì)直接影響到建筑物的正常使用,導(dǎo)致凍結(jié)地區(qū)邊坡失穩(wěn),地基土體隆起或開裂等工程病害,同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重影響季節(jié)性凍土地區(qū)的農(nóng)業(yè)物生長和環(huán)境保護(hù)等。鑒于上述問題的嚴(yán)重性,若能掌握非飽和黃土水分遷移的相關(guān)規(guī)律,將會(huì)對人類的各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)起到很好的指導(dǎo)作用。所以,開展黃土地區(qū)水分場遷移運(yùn)動(dòng)的研究具有非常重要的意義。
　　通過自制的試驗(yàn)裝置,研究

2、不同干密度、初始含水量、冷端溫度和凍結(jié)速率對土樣溫度和水分遷移的影響。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:在一定的凍結(jié)時(shí)間下,土中水分將從暖端向冷端遷移,且凍結(jié)鋒面處的含水量增大的最為顯著。土樣干密度、初始含水量、凍結(jié)溫度和凍結(jié)速率均會(huì)對遷移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響,隨著干密度增大,土樣的降溫過程減緩,凍結(jié)鋒面的含水量值隨之增大而鋒面位置坐標(biāo)隨之減小;隨著初始含水量的增大,降溫過程加速發(fā)展,凍結(jié)鋒面處的含水量值明顯提高;冷端溫度主要影響鋒面的位置,冷端溫度越低的土樣最終

3、凍結(jié)鋒面的位置坐標(biāo)越大。而改變土樣的凍結(jié)速率將會(huì)影響不同時(shí)間內(nèi)凍結(jié)鋒面的含水量值,且會(huì)導(dǎo)致含水量分布圖中出現(xiàn)若干個(gè)極值點(diǎn)。
　　為綜合考慮非飽和黃土水分遷移的影響因素,對Harlan方程作出相應(yīng)修正。利用自制的非飽和土滲透儀測得滲透系數(shù)同含水量和干密度的關(guān)系曲線,進(jìn)一步分析該試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到滲透系數(shù)的回歸公式;結(jié)合其他影響因素的經(jīng)驗(yàn)公式確定出數(shù)值計(jì)算中所需的各熱質(zhì)遷移參數(shù),實(shí)現(xiàn)對不同干密度、初始含水量和冷端溫度的土樣水分遷移的定量化計(jì)