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寒区软岩隧道的水热耦合数值模拟与分析 被引量:15
1
作者 杨更社 周春华 田应国 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1258-1262,共5页
介绍了寒区软岩隧道水热耦合的一般数值解法,应用Femlab软件对寒区大阪山隧道出口段kl06+025处围岩的温度场和水分场进行数值模拟,分析了软岩隧道中水热耦合迁移的规律。在考虑水分场时,隧道围岩的冻结圈将变薄,而且随着水分场中渗流系... 介绍了寒区软岩隧道水热耦合的一般数值解法,应用Femlab软件对寒区大阪山隧道出口段kl06+025处围岩的温度场和水分场进行数值模拟,分析了软岩隧道中水热耦合迁移的规律。在考虑水分场时,隧道围岩的冻结圈将变薄,而且随着水分场中渗流系数的增大将更加变薄,水分场在很大程度上影响温度场的分布。模拟的结果表明:处于拱顶处的冻深最大,其次是仰拱处,最薄处是边墙,与工程经验类似。通过实例模拟分析说明,应用该软件可以在已有工程数据的前提下对工程设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 软岩 水热耦合 数值模拟
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膨胀土堑坡变形的湿热耦合效应及其与降雨历时的关系 被引量:9
2
作者 李雄威 孔令伟 郭爱国 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1-6,共6页
在广西南宁地区建立了不同开挖坡度的膨胀土边坡,通过现场试验论证出堑坡变形与降雨历时的关系,并分析其湿热耦合效应。历时两个雨季和一个旱季的试验结果表明,坡面水平变形与降雨持续时间具有较好的相关性,只有在一定雨强下持续的降雨... 在广西南宁地区建立了不同开挖坡度的膨胀土边坡,通过现场试验论证出堑坡变形与降雨历时的关系,并分析其湿热耦合效应。历时两个雨季和一个旱季的试验结果表明,坡面水平变形与降雨持续时间具有较好的相关性,只有在一定雨强下持续的降雨过程才能使边坡产生较大的变形;土体含水量变化是影响边坡变形的主要因素,而温度变化是促进因素,二者的耦合作用使得膨胀土边坡趋向不稳定;在考虑膨胀土边坡的渗透特性后,建立了堑坡变形与降雨历时的关系,表达式可用于预测边坡总变形量,也可换算成变形速率对陡坡的变形突变进行预警,具有较强的工程适用性。同时,监测结果也表明,在采用植被防护后膨胀土边坡的变形迅速减小,说明植被护坡是一种有效的堑坡防护方式。 展开更多
关键词 道路工程 变形 现场试验 膨胀土路堑边坡 湿热耦合
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膜下滴灌土壤湿润区水热耦合对棉花生长的影响 被引量:7
3
作者 李东伟 李明思 +3 位作者 申孝军 杨磊 周艳 刘东 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2011年第5期52-56,共5页
为了探明膜下滴灌土壤湿润区对土壤温度及棉花生长的影响,试验中通过不同滴水流量的设置("1倍滴流量"、"2倍滴流量"和"4倍滴流量")获得了不同的土壤湿润区范围和膜下土壤含水率分布;测定了棉花生育期土... 为了探明膜下滴灌土壤湿润区对土壤温度及棉花生长的影响,试验中通过不同滴水流量的设置("1倍滴流量"、"2倍滴流量"和"4倍滴流量")获得了不同的土壤湿润区范围和膜下土壤含水率分布;测定了棉花生育期土壤水分和温度以及棉花生长指标和产量。结果表明,在覆膜保温作用下,膜下滴灌土壤湿润区扩大和土壤含水率的增加对膜下土壤温度没有显著影响;土壤温度受棉花叶面积遮光的影响要大于受土壤水分的影响;棉花的植株生长主要受土壤水分的影响,而受土壤温度的影响很小;随着膜下滴灌土壤湿润区加宽,土壤含水率分布更加均匀,使棉花的铃数和理论产量显著增加。 展开更多
关键词 膜下滴灌 水热耦合 土壤湿润区 棉花
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多圈管冻结模型试验及水热耦合数学模型研究 被引量:5
4
作者 汪仁和 李栋伟 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1481-1484,1519,共5页
根据相似理论推导出人工冻结温度场和水分场模型试验相似准则。以淮南某煤矿风井井筒工程条件为背景,进行了人工多圈管冻结模型试验,获得冻结壁形成过程中,温度场和水分场的变化规律;证实了温度梯度是引起人工正冻土中水分迁移的主... 根据相似理论推导出人工冻结温度场和水分场模型试验相似准则。以淮南某煤矿风井井筒工程条件为背景,进行了人工多圈管冻结模型试验,获得冻结壁形成过程中,温度场和水分场的变化规律;证实了温度梯度是引起人工正冻土中水分迁移的主要原因,推导了水热耦合控制微分方程。研究结果表明:位于冻结锋面处水分迁移最激烈;在冻结区内水分不发生迁移;冻结壁内部含水量为非均匀,靠近冻结管位置含水量增加,两圈冻结管之间水分迁移量最大,达到7%~10%;内圈冻结管和外圈冻结管含水量增加8%~12%。 展开更多
关键词 多圈冻结管 温度场 水分场 水热耦合
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基于格子Boltzmann方法非饱和土体水热耦合模型研究 被引量:6
5
作者 李腾风 王志良 +1 位作者 申林方 徐则民 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期154-160,196,共8页
考虑热源作用下非饱和土体水热耦合作用机制,基于格子Boltzmann方法,采用双分布函数分别描述温度场及水分场的演化过程,建立了相应的水热耦合模型。同时,编制了计算程序,并结合半无限空间的水热耦合算例,验证了该计算模型的正确性。最... 考虑热源作用下非饱和土体水热耦合作用机制,基于格子Boltzmann方法,采用双分布函数分别描述温度场及水分场的演化过程,建立了相应的水热耦合模型。同时,编制了计算程序,并结合半无限空间的水热耦合算例,验证了该计算模型的正确性。最后考虑水热耦合作用模式、热源温度以及土体孔隙率等因素的影响,讨论了非饱和土体温度场及水分场的演化规律。研究结果表明:传统的单向耦合模式无法表征水分迁移对土体导热特性的影响,从而导致温度场的演化规律有所偏差,而所提出的双向耦合模式更具合理性。在恒温热源作用下,不同热源温度对土体温度场及水分场的演化均会产生较大影响,且在非饱和土体温度升高速率较快的位置,体积含水率也相应的变化较快。在相同热源作用下,当初始体积含水率一定时,孔隙率较小的土体,温度升高速度较快,但总体差别不大,从而使得体积含水率分布也较为接近。 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN方法 非饱和土体 水热耦合 水分迁移 导热特性
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内含圆柱域热源的非饱和土介质水热耦合作用的SPH数值模拟 被引量:4
6
作者 陈佩佩 白冰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1025-1030,共6页
光滑粒子流体动力学(SPH)作为一种拉格朗日型无网格粒子方法,已经成功地应用于多种类型耦合问题的求解。基于SPH方法探索求解二维求解域内含有圆形局部热源的水热耦合问题,其中揭示了程序前处理阶段已有粒子布置方案存在的不足。针对所... 光滑粒子流体动力学(SPH)作为一种拉格朗日型无网格粒子方法,已经成功地应用于多种类型耦合问题的求解。基于SPH方法探索求解二维求解域内含有圆形局部热源的水热耦合问题,其中揭示了程序前处理阶段已有粒子布置方案存在的不足。针对所要求解的具体问题,使用一种新的粒子布置方案以弥补数值计算过程中的精度损失,该粒子布置方案中径向粒子间距严格相等,环向间距大致等于径向粒子间距。通过对水热耦合方程数学特性的分析,表明了SPH算法可以用于此类耦合问题的数值模拟。最后,基于SPH算法自行编制的程序对一种非饱和土介质内含有局部热源的水热耦合问题进行数值模拟,对非饱和土介质中热能传输以及水分迁移的规律进行了分析。 展开更多
关键词 SPH算法 粒子布置方案 水热耦合 热能传输 水分迁移
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Numerical simulation and experimental validation of moisture-heat coupling for saturated frozen soils 被引量:3
7
作者 Zhi Ming Li Jian Chen +1 位作者 Kai Sun Bin Zhang 《Research in Cold and Arid Regions》 CSCD 2017年第3期250-257,共8页
In seasonally frozen regions,freezing-and-thawing action is the main cause responsible for the destruction of canals,which is closely linked to the temperature gradient and water transport.To investigate the behaviour... In seasonally frozen regions,freezing-and-thawing action is the main cause responsible for the destruction of canals,which is closely linked to the temperature gradient and water transport.To investigate the behaviour of soils under freezing-and-thawing actions,many numerical models have been established that consider the important coupling of moisture transport and temperature evolution;but they contain excessive parameters,some of which are rather difficult to determine.Based on the well-known Harlan's theory,a simple moisture-heat coupling model was recently proposed to quantify the coupled moisture-heat transport performance of soils in terms of the central temperature and porosity.The mathematical module of COMSOL Multiphysics was further employed to solve the governing equations numerically.To validate our model,a thorough experimental scheme was carried out in our lab.The measured temperature distribution was found to be consistent with the predicted results. 展开更多
关键词 saturated FROZEN soil moisture-heat coupling freezing-and-thawing action CANAL
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湿热耦合作用对聚脲静动态拉伸力学性能的影响规律
8
作者 程瑜 宋睿 +1 位作者 郭辉 陈玉 《包装工程》 CAS 北大核心 2024年第23期268-275,共8页
目的聚脲作为新型的绿色环保防护材料,具有力学性能良好、施工便捷、适应性广及防渗、抗冲磨能力强等优良特性。以聚脲材料为研究对象,分析湿热处理后聚脲材料的力学特性。方法本文拟使用100%湿度下不同温度处理后的聚脲材料,利用GL-02... 目的聚脲作为新型的绿色环保防护材料,具有力学性能良好、施工便捷、适应性广及防渗、抗冲磨能力强等优良特性。以聚脲材料为研究对象,分析湿热处理后聚脲材料的力学特性。方法本文拟使用100%湿度下不同温度处理后的聚脲材料,利用GL-028型万能试验机对其做准静态拉伸试验,利用分离式霍普金森拉杆(SHTB)对其做动态拉伸实验,得到了不同应变率下聚脲材料应力-应变曲线。结果聚脲试件经过30、40、50和60℃湿热耦合作用后与20℃湿热耦合相比,在准静态拉伸作用下分别降低0.11%、0.21%、0.26%和0.31%,应力-应变曲线表现出明显的非线性特性:初始线弹性阶段、高弹性阶段和密实阶段;在动态拉伸作用下减少3.5%、10.6%、12.5%和16.6%。因为应力波在传播过程中能量不断减少,聚脲的应变硬化率与准静态不同,呈现递减硬化的特性,形成应力波弥散现象。结论实验结果表明,该聚脲材料防护性能优异,随温度升高,其力学性能下降幅度小,具有良好的耐湿热性。 展开更多
关键词 聚脲 湿热耦合 力学性能 应变率
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非饱和土体水平冻结过程中的水热耦合作用机制研究 被引量:2
9
作者 申林方 王志良 +1 位作者 李腾风 孟鸿斌 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期135-143,共9页
土体在冻结过程中伴随热量传递、冰水相变、水分迁移等演化过程,其水热耦合作用机制非常复杂。为此,在进行演化方程组解耦、冻结锋面精细化处理的同时,采用土体冻结特征曲线改进未冻含水量计算,引入总含水量优化冰组分生成,提出一种新... 土体在冻结过程中伴随热量传递、冰水相变、水分迁移等演化过程,其水热耦合作用机制非常复杂。为此,在进行演化方程组解耦、冻结锋面精细化处理的同时,采用土体冻结特征曲线改进未冻含水量计算,引入总含水量优化冰组分生成,提出一种新的水平冻结水热耦合理论计算模型。基于隐式有限差分方法对该模型进行数值求解,结合试验结果验证其有效性。最后,以张掖壤土为研究对象,分析非饱和土体的水热耦合演化规律。研究表明,土体在冻结过程中,未冻区的水分会向冻结区迁移,在锋面位置处发生水分积聚;在孔隙率相同的情况下,土体的初始含水量越高,其温度下降速度越快,冻结区含水量的增加也更为显著。土体的冷源温度越高,冻结锋面的发展速度越慢,从而使得水分迁移时间更为充分,对应的冻结区平均含水量越高,水分积聚现象也越突出。冰阻抗在冻结锋面附近影响土体中的水分迁移,使其含水量及热扩散系数下降,从而影响温度场的演化。 展开更多
关键词 冻结相变 水热耦合 数值模型 非饱和土体 水分迁移
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冻融环境下岩体隧道水热耦合模型及数值分析 被引量:2
10
作者 张慧梅 杨更社 刘慧 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2009年第3期305-309,共5页
针对寒区日益增长的工程需要,以大型寒区岩体隧道工程为背景,基于综合传热传质理论,充分考虑岩体介质双重孔隙的结构特点及水热梯度共同作用下水分的迁移与转化,建立岩体冻融过程水热迁移的理论模型,应用Galerkin法导出了这一问题的有... 针对寒区日益增长的工程需要,以大型寒区岩体隧道工程为背景,基于综合传热传质理论,充分考虑岩体介质双重孔隙的结构特点及水热梯度共同作用下水分的迁移与转化,建立岩体冻融过程水热迁移的理论模型,应用Galerkin法导出了这一问题的有限元公式。并以寒区大阪山隧道出口段k106+025处围岩为对象,在空间域内采用有限元网格划分,而在时间域内用有限差分网格划分的混合解法进行有限元计算,分析温度场和水分场变化规律。模拟结果与现有研究成果和工程经验类似,可验证模型的合理性,并为寒区冻融环境下岩体工程的安全性与稳定性分析提供一定的参考。 展开更多
关键词 冻结岩体 水热耦合 理论模型 数值模拟
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裂隙膨胀土边坡的湿热耦合特性及稳定性研究 被引量:2
11
作者 田刚 雷胜友 +2 位作者 袁文治 陈雨菲 翟志刚 《河南科学》 2020年第9期1425-1432,共8页
为探究湿热耦合作用对裂隙膨胀土边坡的具体影响,将裂隙假定为无强度、无重度、渗透系数足够大的材料,建立数值分析的裂隙膨胀土边坡模型,进行时程为31 d的降雨蒸发模拟.对初始状态、干旱结束点、大暴雨结束点、二次干旱结束点和大雨结... 为探究湿热耦合作用对裂隙膨胀土边坡的具体影响,将裂隙假定为无强度、无重度、渗透系数足够大的材料,建立数值分析的裂隙膨胀土边坡模型,进行时程为31 d的降雨蒸发模拟.对初始状态、干旱结束点、大暴雨结束点、二次干旱结束点和大雨结束点五个特殊时间点的温度场和湿度场进行分析,并监测全时程的安全系数变化.结论如下:坡顶和坡脚处的地表温度随时程变化分别表现为累积和消散现象,并且会在裂隙处产生一种温度“集中”效应;边坡受裂隙与下部土体渗透性差异的影响,形成局部的上层滞水现象,并对体积含水量和孔隙水压力的分布产生特殊影响;裂隙膨胀土边坡的安全系数随时程呈现先升高后降低的变化趋势,边坡的稳定性受大暴雨影响剧烈降低,并且这种降低在后续的干旱时程中持续发生. 展开更多
关键词 湿热耦合 裂隙 膨胀土 降雨蒸发 GeoStudio 边坡稳定性
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岩体冻融过程中水热耦合非线性分析 被引量:1
12
作者 张慧梅 杨更社 周春华 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期38-41,共4页
针对工程地质和岩土工程中所涉及到的冻害问题,在质能平衡的基础上,充分考虑冻结岩体的热传导、水和岩体存在的热交换以及水热梯度共同作用下水分的迁移与转化,建立了水热耦合的非线性控制方程;对寒区大阪山隧道围岩的温度场和水分场进... 针对工程地质和岩土工程中所涉及到的冻害问题,在质能平衡的基础上,充分考虑冻结岩体的热传导、水和岩体存在的热交换以及水热梯度共同作用下水分的迁移与转化,建立了水热耦合的非线性控制方程;对寒区大阪山隧道围岩的温度场和水分场进行数值模拟,并分析其水热耦合迁移规律。模拟结果表明:隧道围岩水分受冻结抽吸力和温度梯度的作用发生迁移,在隧道边墙处渗流速度最大;在考虑水分场时,隧道围岩的冻结圈将变薄,而且随着水分场中渗流系数的增大将更加变薄,水分场在很大程度上影响温度场的分布;为了减少冻害对寒区工程的破坏,应采取良好的保温措施。模拟结果与现有研究成果和工程经验类似。 展开更多
关键词 冻结岩体 水热耦合 控制方程 数值模拟
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水分迁移对土壤蓄冷系统影响研究 被引量:1
13
作者 杨涛 张小松 郑茂余 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期676-683,共8页
结合蓄冷技术和土壤源热泵埋管换热器的优点,提出土壤蓄冷系统,基于薄膜水迁移理论,建立土壤蓄冷垂直U型埋管管群内、外层埋管的水热耦合数学模型。通过模拟计算,对在有无水分迁移作用下的蓄冷、释冷运行结果进行比较,并研究埋管周围土... 结合蓄冷技术和土壤源热泵埋管换热器的优点,提出土壤蓄冷系统,基于薄膜水迁移理论,建立土壤蓄冷垂直U型埋管管群内、外层埋管的水热耦合数学模型。通过模拟计算,对在有无水分迁移作用下的蓄冷、释冷运行结果进行比较,并研究埋管周围土壤水分场及日释冷量变化。在水迁移作用下,内、外层埋管释冷量为47.72W/m和35.12W/m,提高了10.09%和3.66%,系统COP为10.73和7.90,提高了0.98和0.28,水迁移作用对系统影响不可忽略。 展开更多
关键词 水分迁移 水热耦合 土壤蓄冷 土壤释冷
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Numerical simulation and analysis of moisture-heat coupling of soft rock tunnels in the cold regions 被引量:1
14
作者 杨更社 周春华 +1 位作者 田应国 刘慧 《Journal of Coal Science & Engineering(China)》 2006年第1期6-10,共5页
With the western development in China, more problems with rock and soil engineering in cold regions will be encountered. To study the stability of rock mass under the frost and thaw condition is of far significance. W... With the western development in China, more problems with rock and soil engineering in cold regions will be encountered. To study the stability of rock mass under the frost and thaw condition is of far significance. We attempt to simulate and analyze the temperature and moisture field in the surrounding rock of Dabanshan tunnel at its exit KI06+025 in the cold region by software Femlab. First, introduced the common numerical solution to the moisture and heat coupled about the soft rock in tunnels of cold region. Then gave emphasis on simulation of the law of temperature distribution coupled temperature-moisture field and draw a parallel between temperature fields with different coefficient of percolation. In the course of simulation we considered the problem of caloric receptivity, thermal conductivity and critical heat varying with temperature. 展开更多
关键词 soft rock masses moisture-heat coupling numerical simulation
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大气作用下红黏土路基的湿热耦合数值分析 被引量:1
15
作者 谈云志 郑爱 +2 位作者 吴翩 王南京 丁品良 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2012年第5期32-37,59,共7页
针对红黏土路基边坡受大气和车载耦合作用极易发生浅层滑塌等病害问题,以厦成高速湖南郴州段的红黏土路基为背景,利用湿热耦合数学模型,结合郴州地区实测的气象数据,采用多场耦合软件模拟了环境因素作用下路基的温度场、水分场的演化规... 针对红黏土路基边坡受大气和车载耦合作用极易发生浅层滑塌等病害问题,以厦成高速湖南郴州段的红黏土路基为背景,利用湿热耦合数学模型,结合郴州地区实测的气象数据,采用多场耦合软件模拟了环境因素作用下路基的温度场、水分场的演化规律。计算结果表明:大气温度的年平均影响深度约为3 m,日影响深度约为0.5 m;路基边坡水分部分受降雨和蒸发影响,路基底部水分受地下水毛细上升控制,路基内部水分受温度和湿度的耦合影响。 展开更多
关键词 红黏土 路基 湿热耦合 大气作用
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复合填料一维冻胀量数值模拟分析
16
作者 祁生旺 邓安 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2012年第5期600-605,共6页
复合填料是以废铸砂、粉煤灰、聚苯乙烯颗粒(EPS)、水泥和水为原料,拌合后形成的一种轻质填筑材料。其中,EPS颗粒含量适当时,能减少或消除复合填料的冻胀和融沉,可作为季节性冻土区的路基填料。假设复合填料中除EPS颗粒外的骨料颗粒、... 复合填料是以废铸砂、粉煤灰、聚苯乙烯颗粒(EPS)、水泥和水为原料,拌合后形成的一种轻质填筑材料。其中,EPS颗粒含量适当时,能减少或消除复合填料的冻胀和融沉,可作为季节性冻土区的路基填料。假设复合填料中除EPS颗粒外的骨料颗粒、孔隙冰为刚性介质,同时考虑EPS颗粒变形和填料孔隙变形对复合填料冻结过程的影响,在已有的冻土水热耦合分离冰模型的基础上,得到考虑EPS颗粒变形影响的饱和填料一维冻结水热耦合控制方程,进而预测填料的冻胀量。与室内模型试验结果对比表明,本文模型可用于该种具有弹性颗粒复合填料的冻胀量模拟,为工程中冻胀量预测提供依据。 展开更多
关键词 复合填料 聚苯乙烯(EPS)颗粒 水热耦合 冻胀量 数值模拟模型 实验验证
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季节冻土区光伏支架螺旋桩基的冻胀数值分析研究 被引量:12
17
作者 王腾飞 刘建坤 +1 位作者 刘晓强 尚亚龙 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2016年第4期1167-1174,共8页
利用有限元软件COMSOL自定义模块功能,将建立的水热力三场顺序耦合模型导入,模拟二维轴对称条件下多种螺旋桩在土体冻结过程中发生的冻拔,并设置光滑桩作对比.在冻深达到桩长全长时,全螺旋小叶片桩具有良好的抗冻拔效果(仅为光滑桩的19.... 利用有限元软件COMSOL自定义模块功能,将建立的水热力三场顺序耦合模型导入,模拟二维轴对称条件下多种螺旋桩在土体冻结过程中发生的冻拔,并设置光滑桩作对比.在冻深达到桩长全长时,全螺旋小叶片桩具有良好的抗冻拔效果(仅为光滑桩的19.5%).使用COMSOL内嵌热应力模块,模拟三维条件下螺旋桩抗冻拔过程,并与室内试验结果作对比.结果显示冻深只有桩长一半时,双螺旋小叶片桩明显减少桩体冻拔量.表明:通过数值分析可比选出抗冻拔的最优桩型,对于现场试验的光伏支架螺旋桩型设计提供参考. 展开更多
关键词 水热力三场顺序耦合 抗冻拔 螺旋桩 数值分析
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水热耦合作用下季节冻土边坡降雨入渗规律及入渗机理 被引量:9
18
作者 秦晓同 崔凯 青于蓝 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期87-98,共12页
为研究春融期降雨工况下季节冻土边坡水热迁移规律及降雨入渗机理,选取季节冻土区高速公路路堤边坡为研究对象,基于非饱和冻土水热迁移耦合模型结合降雨入渗边界条件,提出了降雨入渗条件下冻土边坡水热耦合理论与数值计算方法,并通过COM... 为研究春融期降雨工况下季节冻土边坡水热迁移规律及降雨入渗机理,选取季节冻土区高速公路路堤边坡为研究对象,基于非饱和冻土水热迁移耦合模型结合降雨入渗边界条件,提出了降雨入渗条件下冻土边坡水热耦合理论与数值计算方法,并通过COMSOL有限元仿真软件对冻土边坡降雨入渗过程进行计算,分析不同降雨强度、初始含水率对冻土边坡体积含水率、温度、入渗率、湿润锋变化影响规律,同时开展冻土边坡降雨入渗模型试验研究,并将试验结果与数值模拟结果对比分析,验证了数值方法合理性。研究结果表明:中雨、大雨强度降雨持续12 h后,降雨入渗深度可达50 cm,受非饱和状态及孔隙冰阻碍渗流通道影响,降雨初期冻土边坡入渗率极低,随着冻土逐渐融化,入渗率逐渐提高;水热迁移耦合模型可较好体现降雨强度、初始含水率对于冻土边坡水热状态变化的影响规律,降雨强度越大,冻土边坡含水率上升越快;初始含水率越高冻土边坡中体积冰含量越高,降雨前期边坡体积含水率变化较慢,后期变化速度加快,初始含水率越大,温度上升迟缓现象越明显;相较于常温边坡降雨入渗规律,冻土边坡湿润锋增长速度呈现明显的初期缓慢-加速-放缓三段式发展,湿润锋深度在10 cm以内变化缓慢,湿润锋深度增大至10 cm后增长迅速,超过20 cm时增长再次放缓。 展开更多
关键词 道路工程 季节冻土边坡 降雨入渗理论 水热耦合模型
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水蒸气增湿非饱和黄土热湿迁移规律研究 被引量:8
19
作者 李建东 王旭 +3 位作者 张延杰 蒋代军 刘德仁 李盛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期186-192,共7页
温度梯度、含水率梯度和压力梯度对非饱和土体中的水热迁移有重要影响。用非饱和黄土填筑室内模型,通入0.10MPa高温水蒸气,研究蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度耦合作用下的水热迁移规律。结果表明:在水蒸气迁移范围之内,土体的升温... 温度梯度、含水率梯度和压力梯度对非饱和土体中的水热迁移有重要影响。用非饱和黄土填筑室内模型,通入0.10MPa高温水蒸气,研究蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度耦合作用下的水热迁移规律。结果表明:在水蒸气迁移范围之内,土体的升温速率、增湿速率和增湿程度较大,以蒸汽传热和压力梯度驱动的水蒸气增湿为主。而在水蒸气未到位置,以温度梯度引起的热传导和含水率梯度与温度梯度耦合驱动的水热迁移为主;水蒸气迁移时,受土颗粒阻碍和蒸汽压消散的影响,土体升温速率、增湿速率和温度传导速率均随径向距离的增大而减小,且增湿速率小于升温速率;水蒸气增湿土体的最大含水率接近最优含水率,增湿效果较好,可有效提高一定范围内土体的压实性能;基于模型试验边界条件,确定含湿毛细多孔介质中二维热湿迁移方程的一组代数显式特解,并以20 cm测点为例,将温度和含水率实测值和计算值进行对比分析。研究结果可为非饱和黄土水-汽-热耦合传输规律和水蒸气增湿新技术研究提供理论支持。 展开更多
关键词 非饱和黄土 水-热耦合迁移 增湿 模型试验 解析解
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融化期川西地区季节冻土边坡稳定性分析 被引量:3
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作者 崔凯 吴博涵 +2 位作者 李琼林 刘杰 苏磊 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期36-48,共13页
为解决融化期季冻区边坡失稳问题,针对川西高原地区混合土边坡,综合考虑粗颗粒含量及含水率影响,采用大型直剪与常规直剪相结合的试验方案,获取混合土抗剪强度参数,基于冻土水热耦合理论,通过COMSOL有限元软件对边坡融雪入渗过程进行数... 为解决融化期季冻区边坡失稳问题,针对川西高原地区混合土边坡,综合考虑粗颗粒含量及含水率影响,采用大型直剪与常规直剪相结合的试验方案,获取混合土抗剪强度参数,基于冻土水热耦合理论,通过COMSOL有限元软件对边坡融雪入渗过程进行数值模拟,分析边坡水热场时空变化规律,同时考虑冻融过程中土体强度参数动态改变建立季冻区混合土边坡稳定性计算分析模型,分析融化期混合土边坡稳定系数、滑动面发展规律,定量分析总结融化期季冻区边坡失稳机理。结果表明:相同干密度条件下,混合土饱和渗透系数与粗颗粒含量成正比,抗剪强度与粗颗粒含量成正比而与含水率成反比;融化期边坡融雪入渗作用加强,浅层土体处于富水状态,形成最大厚度0.80 m的暂态饱和区;川西季冻区混合土边坡潜在滑动面与冻融交界面位置基本一致,滑动面形式主要是折线型,为浅层滑动;融雪入渗与冻土消融作用是季冻区边坡融化期失稳破坏的主要诱因,融化期间边坡稳定性系数减小速率随融雪入渗过程逐渐加快,融化深度最大时,边坡稳定性系数最小;川西地区季节冻土边坡稳定性主要影响因素为粗颗粒含量与初始含水率,粗颗粒含量越高,初始含水率越低,融化期边坡稳定性越好。 展开更多
关键词 道路工程 混合土 水热耦合模型 强度折减法 季节冻土边坡
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