检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

冻结过程中冰透镜体生长规律研究

土木工程学报 2015年第S2期48卷 346-350页

作者：明锋李东庆黄星张宇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甘肃兰州730000

针对现有冰透镜体判断准则存在的不足,文章采用土体抗拉强度作为分离强度,不仅明确了分离强度的物理意义,而且还考虑了土体强度对分凝冰形成的影响。依据考虑土体变形的冻胀模型,对冰透镜体生长规律进行了分析。结果表明:冰透镜体的形... 详细信息

针对现有冰透镜体判断准则存在的不足,文章采用土体抗拉强度作为分离强度,不仅明确了分离强度的物理意义,而且还考虑了土体强度对分凝冰形成的影响。依据考虑土体变形的冻胀模型,对冰透镜体生长规律进行了分析。结果表明:冰透镜体的形成位置受温度边界的影响明显。冰分凝量受水分迁移量的制约,导致分凝冰的产生过程有3个阶段:未形成分凝冰、形成少量不连续的分凝冰、末分凝冰生长及发展。冻胀主要由末分凝冰的发育程度控制。冰分凝量随着荷载的增大呈现指数式衰减。

关键词：冻土冻胀模型抗拉强度冰透镜体

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

冻结过程中冰透镜体生长规律研究

冻结过程中冰透镜体生长规律研究

中国土木工程学会第十二届全国土力学及岩土工程学术大会

作者：明锋李东庆黄星张宇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

关键词：冻土冻胀模型抗拉强度冰透镜体

来源： cnki会议评论

在线全文

cnki会议

学校读者我要写书评

暂无评论

饱和土冻结透镜体生长过程水热耦合分析

岩土工程学报 2010年第4期32卷 578-585页

作者：周扬周国庆周金生王建州中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学建筑工程学院江苏徐州221008

针对饱和土一维冻结过程中出现的冰透镜体,从水热耦合的角度建立了描述其生长过程的模型。利用固体表面水膜的热力学理论分析了冻土中未冻水膜厚度及其流动的控制因素,引入等效压力的概念,指出主动区内的水流可以看作等效压力控制下的... 详细信息

针对饱和土一维冻结过程中出现的冰透镜体,从水热耦合的角度建立了描述其生长过程的模型。利用固体表面水膜的热力学理论分析了冻土中未冻水膜厚度及其流动的控制因素,引入等效压力的概念,指出主动区内的水流可以看作等效压力控制下的达西流,并以此为基础建立了主动区内的新水热耦合模型;透镜体的生长表现为主动区水热耦合过程中透镜体底端在分离压力作用下的抬升及负等效压力作用下的吸水,对这两种作用的分析表明,冻结缘的存在是非高胶质性土壤在无压补水条件下活动透镜体生长的必要前提。分别进行了冻胀敏感性土的连续冻结及控制冻深的间歇冻结试验,以两组试验中末透镜体的生长过程验证了模型及计算的正确性。结果表明:模型很好的反应了两组试验中末透镜体的生长过程;间歇冻结模式在间歇阶段锋面退化,冻结缘消失导致末透镜体生长停止,其生长曲线呈台阶型,冻胀由于末透镜体发育较差而受到一定抑制。最后对冻结模式的优化设计以控制冻胀的技术问题进行了进一步的探讨。

关键词：冻结技术冻胀冰透镜体水热耦合间歇冻结冻胀控制

基于未冻水膜压力判据的冻土水热力耦合冻胀模型研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

岩土工程学报 2023年第5期45卷 997-1007页

作者：王自力李金峰滕继东张升盛岱超中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075 悉尼科技大学土木与环境工程学院悉尼2007

冻胀融沉是多年冻土区的主要病害,其受水分场、温度场、应力场的复杂耦合作用影响。基于水膜理论提出了冻土未冻水膜压力作为冰透镜体生成的判据,并重新对水分迁移驱动作用进行描述,建立了以温度、土体孔隙比为变量的全耦合模型。通过... 详细信息

冻胀融沉是多年冻土区的主要病害,其受水分场、温度场、应力场的复杂耦合作用影响。基于水膜理论提出了冻土未冻水膜压力作为冰透镜体生成的判据,并重新对水分迁移驱动作用进行描述,建立了以温度、土体孔隙比为变量的全耦合模型。通过考虑已冻区冰基质的影响,推导了涵盖原位冻胀与冰分凝两部分的冻胀量计算公式。基于Matlab和COMSOL Multiphysics的联立平台,提出了模型冰透镜体实时分布的数值求解方法,实现了冻土温度、水分、应力、冰透镜体分布的全耦合数值求解。通过与室内土柱冻结试验及现有水热力模型(Thermal-Hydraulic-Mechanical,又称THM模型)冻胀量结果进行对比分析,证明了温度、含水率与冻胀计算上的可靠稳定。最后通过探讨温度梯度、上覆压力、渗透系数与压缩模量对土柱冻结的影响发现,温度梯度能显著增加土体冻胀量,上覆压力会导致更多水分向冻结锋面迁移,但对冻胀量起着抑制作用,渗透系数与压缩模量均对冻胀量产生正影响。为冻胀理论研究与数值实现提供了新思路。

关键词：冻土水热力耦合冰透镜体水膜理论冻胀融沉

同方期刊数据库

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

饱和土水热耦合分离冰冻胀模型研究

岩土工程学报 2010年第11期32卷 1746-1751页

作者：周扬周国庆王义江中国矿业大学建筑工程学院深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008

针对饱和土一维冻结过程中的冻胀发展过程,在已有的描述透镜体生长过程的水热耦合模型的基础上,建立了水热耦合分离冰冻胀模型。利用固体表面水膜的热力学理论分析了冻土中未冻水膜在相界面上的平均分离压力,指出当该压力大于土层破坏... 详细信息

针对饱和土一维冻结过程中的冻胀发展过程,在已有的描述透镜体生长过程的水热耦合模型的基础上,建立了水热耦合分离冰冻胀模型。利用固体表面水膜的热力学理论分析了冻土中未冻水膜在相界面上的平均分离压力,指出当该压力大于土层破坏的临界压力时,冰透镜体产生;以活动透镜体底端将土柱划分为主动区与被动区,主动区过程采用透镜体生长的水热耦合模型描述,而被动区为近似导热过程,由此建立了完整冻胀模型;提出了透镜体的分离冰生长方式,并与刚性冰生长方式进行了对比,阐述了本文模型与已有的各类模型之间的联系。采用有限容积法对模型进行了数值计算,与Konrad的3组试验进行了对比,结果表明模型很好地反应了土体冻结过程中温度场及冻胀的发展过程。

关键词：冻土冻胀模型冰透镜体水热耦合分离冰

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

土体冻胀敏感性评价

岩石力学与工程学报 2014年第3期33卷 594-605页

作者：盛岱超张升贺佐跃中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

假定冻胀是由冻土内冰透镜体的生长引起的;冰透镜体的生长由热力学Clapeyron方程控制,并且依赖于已冻结区与未冻结区之间冻结缘是否存在。未冻水和冰共存于冻结缘的孔隙中;冰水交界面处的吸力使水产生流动,并为冰透镜体的生长补给水分... 详细信息

假定冻胀是由冻土内冰透镜体的生长引起的;冰透镜体的生长由热力学Clapeyron方程控制,并且依赖于已冻结区与未冻结区之间冻结缘是否存在。未冻水和冰共存于冻结缘的孔隙中;冰水交界面处的吸力使水产生流动,并为冰透镜体的生长补给水分。同时,通过定义1个新的简单的"有效应力"的概念,来判断是否会萌生新的冰透镜体,并提出1个简单的冻胀模型。该模型仅通过几个简单的土的参数,就可以计算土体冻胀量及冻结深度。在此基础上,利用所建立的模型对不同土的冻胀敏感性进行分析。土的冻胀敏感性必须结合环境条件来评估,如上覆压力、温度梯度、降温速率及地下水位埋深等;而某些土在传统的分类中属于弱冻胀土,但在一定环境条件下,仍会产生显著的冻胀量或冻胀压力。

关键词：土力学冻胀冰透镜体冻胀敏感性上覆压力地下水位

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于预熔理论的冻土水热力耦合模型研究

基于预熔理论的冻土水热力耦合模型研究

作者：陈杨西安理工大学

学位级别：硕士

我国冻土面积分布广泛,在越来越多的寒区工程建设以及利用人工冻结法开发地下空间的过程中,因土体冻融引起的工程问题十分突出。解决这些问题的本质是了解冻融作用下土体的水热力耦合特性,针对该问题国内外诸多学者进行了大量研究,但由... 详细信息

我国冻土面积分布广泛,在越来越多的寒区工程建设以及利用人工冻结法开发地下空间的过程中,因土体冻融引起的工程问题十分突出。解决这些问题的本质是了解冻融作用下土体的水热力耦合特性,针对该问题国内外诸多学者进行了大量研究,但由于问题的复杂性,其冻结过程中物理演化规律的描述仍不够清晰,预熔理论从微观层面很好的阐述了冻胀机制,但是该理论暂不能考虑复杂的温度场变化及应力作用。在深入研究预熔理论和冻土温度场的基础上,通过将能量方程引入预熔理论建立了冻土的水热耦合模型,在此之上结合有效应力原理建立了冻土的水热力耦合冻胀模型,解决了以往模型物理状态描述不清晰以及预熔理论无法对土体温度场和应力场进行动态描述的问题。通过室内试验验证了两个模型的可靠性并进行了冻胀和初期冻缩的参数敏感性分析,具体研究内容如下:(1)系统总结了预熔理论的基本原理及模型方程,探讨了上覆压力及孔隙率对透镜体形成和生长的影响,通过假定冻胀速率和冻结速率获得了不同冻结速率和冻胀速率下透镜体形成位置和厚度大小的规律,揭示了冰透镜体生成与演化的微细观机制。(2)从晶体成核及生长的过程出发,分析了冰水相变的基本物理过程,通过引入含冰量演化方程表征冻结速率与终止含冰量的乘积建立了能量守恒方程;以土体的一维和二维冻结问题为例建立计算模型,分析了冰水相变对冻土瞬态温度场的影响,获得了相变作用下的冻土温度场分布规律。(3)基于预熔冻胀理论,引入带相变的瞬态温度场方程,建立了基于预熔理论的水热耦合模型。通过Konrad室内试验验证了所建立模型的准确性,并分析了上覆压力、降温模式、降温速率及土体种类对冻胀的影响。(4)在水热耦合模型的基础上考虑应力场的影响,基于有效应力原理建立了水热力耦合模型,详细推证了该模型控制方程经空间及时间域离散后的有限元求解格式。通过胡坤粉质黏土冻胀试验验证了模型的正确性以及计算方法的可靠性,对影响土体冻胀及初期冻缩量的主要因素进行了系统研究。

关键词：预熔理论冻胀三场耦合冰透镜体冻缩

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

土体冻结水热力耦合理论研究及应用

土体冻结水热力耦合理论研究及应用

作者：雷大伟中国矿业大学

学位级别：硕士

冻土工程中土体冻结往往会导致寒区路基的破坏以及深部立井冻结管断裂等问题。在冻结过程中土体发生了热量传递、孔隙水迁移相变、变形破坏等现象,而水分的迁移受到土体孔隙结构特性的影响。因此,结合土体结构特性建立土体冻结的多场耦... 详细信息

冻土工程中土体冻结往往会导致寒区路基的破坏以及深部立井冻结管断裂等问题。在冻结过程中土体发生了热量传递、孔隙水迁移相变、变形破坏等现象,而水分的迁移受到土体孔隙结构特性的影响。因此,结合土体结构特性建立土体冻结的多场耦合理论模型,准确揭示冻结过程中水分的迁移规律,具有重要科学意义和工程价值。为此,本文针对土体冻结问题,综合运用了实验测试、理论分析、数值模拟研究方法,深入探讨了土体冻结过程中的水热力耦合机理,建立了基于分凝冰准则的水热力耦合模型和双重孔隙介质水热力耦合模型,旨在为冻土工程提供更好的理论指导,通过本文的研究取得了以下成果:(1)对土样进行了不同冻结温度下的冻结实验,并对冻结后的土样进行压汞实验测试和扫描电子显微镜测试。实验结果显示:冻结温度越低,冻结后黏土的孔隙度越高;冻结黏土的孔隙结构呈现出双重孔隙分布的特点,并且冻结温度的降低,对黏土的这一孔隙特征有促进作用,同时孔隙分形维数也越大;冻结温度的降低使得黏土团聚体内部相互胶结的微颗粒相互分离,团聚体内部孔隙更加丰富。(2)依据孔隙冰压力准则建立了新的分凝冰的形成判据,构建了基于土体分凝冰判据的水热力耦合冻结理论模型,并通过对比实验结果和计算结果对模型进行了验证。利用该模型研究了土体特性参数(初始孔隙度、渗透系数、土颗粒导热系数)对冻结过程的影响规律,结果显示:土体冻结时的冻胀量随渗透性和导热性的增强而增大,最终冻结深度主要受土体两端温度影响;土体冻结速度越慢、渗透性越高,孔隙水越容易积聚,更容易导致冰透镜体的形成。(3)基于土体微观孔隙结构特性,建立了土体冻结双重孔隙介质水热力耦合模型,并通过实验结果和计算结果对比对模型进行了验证。利用该模型对立井冻结壁冻结过程进行模拟,结果显示:冻结管布置相对密集的中圈冻结管区域最先形成闭合的冻结圈,但由于没有足够的孔隙水供给,冻结后该处的含水量要低于内圈管和外圈管区域。在冻结壁形成之后随着冻结的进行其以均匀的速度增厚。冻结过程中由于水分的迁移和相变导致土体发生冻胀,冻结管发生了向外的径向位移,并且在冻结壁形成之后以缓慢的速度持续增加。(4)研究了地层参数、冻结管布置和冻结温度对冻结管受到地层剪切作用的影响规律,结果表明:冻结管剪应力随地层之间渗透率和导热系数差值的线性增加分别呈现线性增长和指数型增长规律;同时减少单圈冻结管的个数和增加布置圈径均能降低由于土层差异导致的冻结管横向剪应力。该论文有图48幅,表16个,参考文献113篇。

关键词：冻土工程冰透镜体冻结黏土双重孔隙介质

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

国外对冻土中水分迁移课题的研究

冰川冻土 1982年第3期 97-103页

作者：徐斅祖中国科学院兰州冰川冻土研究所

本文根据近年来国外发表的有关文献,并参考了清华大学水利系农田水利教研组编写的讲义《非饱和土壤水运动基本原理》,力图勾画出七十年代国外对冻土中水分迁移课题的研究概貌,以供有关同志参考。由于水平所限,不妥之处敬请读者批评指正。

关键词：冰透镜体水分迁移冻胀率课题