非饱和黏土的冻胀融沉过程分析 被引量：48

1

作者 吴礼舟 许强 黄润秋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期1025-1028,共4页

通过非饱和黏土的冻胀融沉试验,分析了非饱和黏土在不同含水率(饱和度)和密度情况下冻胀融沉变化特征,探讨了非饱和状态下不同含水率对热传导的影响规律,重点研究了冻胀过程中冻结锋面的移动规律。在一定冻结条件下,冻结锋面移动速度与... 通过非饱和黏土的冻胀融沉试验,分析了非饱和黏土在不同含水率(饱和度)和密度情况下冻胀融沉变化特征,探讨了非饱和状态下不同含水率对热传导的影响规律,重点研究了冻胀过程中冻结锋面的移动规律。在一定冻结条件下,冻结锋面移动速度与干密度和含水率有关,尤其是含水率对冻结锋面移动速度产生较大的影响。含水率越大,冻结锋面移动越快。根据该非饱和冻土的试验与分析,旨在为理论研究与工程应用提供参考。 展开更多

关键词 非饱和冻土 冻胀 融沉 含水率 冻结锋面

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非饱和冻土的强度分析 被引量：32

2

作者 何平 程国栋 +1 位作者 杨成松 赵淑萍 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2002年第3期260-263,共4页

冻土的强度是由土颗粒与冰的结合强度所决定 ,冰含量 (或初始含水量 )和干容重是非饱和冻土强度的主要影响因素 .干容重越大 ,土骨架能够承受荷载的有效面积越大 ,冻土的强度也越大 .同样干容重下的非饱和冻土 ,冰含量越多 ,冰与土颗粒... 冻土的强度是由土颗粒与冰的结合强度所决定 ,冰含量 (或初始含水量 )和干容重是非饱和冻土强度的主要影响因素 .干容重越大 ,土骨架能够承受荷载的有效面积越大 ,冻土的强度也越大 .同样干容重下的非饱和冻土 ,冰含量越多 ,冰与土颗粒的结合面积越大 ,承受的荷载能力增强 ,冻土的强度越大 .为此 ,提出冰饱和度的概念 ,建立了非饱和冻土强度与饱和冻土强度关系 ,它涵盖了干容重和冰含量的影响作用 ,揭示了非饱和冻土强度的机理 .通过试验验证 。 展开更多

关键词 非饱和冻土 强度 冰饱和度 干容重 冰含量

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非饱和冻土水汽迁移与相变过程的光滑粒子法模拟 被引量：13

3

作者 杨高升 白冰 +1 位作者 姚晓亮 陈佩佩 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期291-300,共10页

为了研究多年冻土表层的水热分布情况,在非饱和冻土的能量守恒方程和水分迁移的质量控制方程的基础上考虑冰水相变和水汽相变过程,并考虑水汽运移传热及温度势对水汽迁移的影响,建立了非饱和冻土的水-热-汽耦合模型。采用光滑粒子流体... 为了研究多年冻土表层的水热分布情况,在非饱和冻土的能量守恒方程和水分迁移的质量控制方程的基础上考虑冰水相变和水汽相变过程,并考虑水汽运移传热及温度势对水汽迁移的影响,建立了非饱和冻土的水-热-汽耦合模型。采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法可方便地计算它们的演化过程。为此,在计算中先求解能量守恒方程的含冰量及气态水含量,再对未冻水含量和温度场进行求解,从而实现了温度场与水汽场的耦合。在此基础上,模拟计算了第1类热边界条件下半无限空间介质内非稳态温度场、体积含水率及水汽通量的分布情况,并将计算结果与未考虑耦合的解析解进行比较,结果显示水汽耦合的作用不容忽略。最后,针对处于季节性周期温度边界下路基的水热场的分布情况进行计算。研究表明,相比于水-热耦合模型,所建立的水-热-汽耦合模型得到的计算结果更为接近实际监测结果,可很好地揭示非饱和冻土中的水热汽迁移特征及其相变过程。 展开更多

关键词 非饱和冻土 水汽迁移 相变 水-热-汽耦合 光滑粒子法

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冻融循环作用下非饱和黏土的抗剪强度试验 被引量：12

4

作者 许强 吴礼舟 张莲花 《成都理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期334-338,共5页

通过对湖南黏土反复冻融循环后的强度试验,分析了非饱和黏土在冻融循环作用下的强度变化特征,探讨了非饱和状态下不同含水量对强度和变形的影响规律,重点研究了冻融循环对抗剪强度的影响规律。试验结果表明,含水量越大,冻土的抗剪强度越... 通过对湖南黏土反复冻融循环后的强度试验,分析了非饱和黏土在冻融循环作用下的强度变化特征,探讨了非饱和状态下不同含水量对强度和变形的影响规律,重点研究了冻融循环对抗剪强度的影响规律。试验结果表明,含水量越大,冻土的抗剪强度越大,相应的内摩擦角和黏聚力也越大。相同含水量,冻融循环次数越多,融土的抗剪强度则越大。除了高含水量,低压力情况下冻土剪切过程中的位移-剪切应力曲线多呈现应变硬化型。 展开更多

关键词 非饱和冻土 冻融循环 抗剪强度 含水量

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气态水诱发高速铁路路基冻胀的潜在机理研究 被引量：9

5

作者 贺佐跃 张升 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期123-130,共8页

针对我国严寒地区高速铁路路基中冻胀不敏感性粗颗粒填料大范围冻胀的现象,基于所提出的非饱和冻土水热耦合模型,阐述了气态水迁移成冰作用诱发非饱和路基冻胀的机理。结果表明:不考虑气态水迁移成冰作用时,产生的冻胀量几乎为0,而考虑... 针对我国严寒地区高速铁路路基中冻胀不敏感性粗颗粒填料大范围冻胀的现象,基于所提出的非饱和冻土水热耦合模型,阐述了气态水迁移成冰作用诱发非饱和路基冻胀的机理。结果表明:不考虑气态水迁移成冰作用时,产生的冻胀量几乎为0,而考虑气态水迁移成冰作用时,产生18.4 mm的冻胀,与实测值大致相同,且冻胀量与实测曲线吻合较好,冻结深度与哈大高速铁路路基四平段的实测值曲线吻合也较好,说明本文机理能够较好地解释上述冻胀现象发生的原因;与其他三种不同冻胀诱发机理的对比分析表明,严寒地区高速铁路路基冻胀是路基细粒含量、降水、地下水位等多种因素共同作用的结果,占据主导作用的因素需视具体工程情况判定。 展开更多

关键词 非饱和冻土 水汽迁移 高速铁路路基 冻胀

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低含水率非饱和高温冻土模型 被引量：6

6

作者 李蒙蒙 牛永红 +2 位作者 李先明 慕青松 汪江红 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2014年第4期886-894,共9页

在低含水率非饱和土模型的基础上,从冻土物理特性出发,只考虑毛细吸力和附加压力的作用,建立了非饱和高温冻土细观结构模型,并结合相关实验数据资料改进了高温冻土未冻水含量的经验关系式,基此推导出孔隙水压力、有效应力以及抗剪强度... 在低含水率非饱和土模型的基础上,从冻土物理特性出发,只考虑毛细吸力和附加压力的作用,建立了非饱和高温冻土细观结构模型,并结合相关实验数据资料改进了高温冻土未冻水含量的经验关系式,基此推导出孔隙水压力、有效应力以及抗剪强度随温度、含水量的变化关系.同时,通过理论计算与实验(实测)结果进行对比分析,发现本模型能够很好地反映非饱和高温冻土的相关物理力学特性,尤其在定性上能够与宏观实测结果相吻合.最后,基于非饱和高温冻土微观模型,对非饱和高温冻土的有效应力、抗剪强度进行了讨论分析,给出了合理的理论解释,并对高温冻土相关物理力学特性做出了定性的理论预测. 展开更多

关键词 非饱和冻土 孔隙水压力 抗剪强度 有效应力

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基于微观结构重塑的非饱和冻土导热系数预测 被引量：2

7

作者 黄献文 姚直书 +2 位作者 蔡海兵 李凯奇 唐楚轩 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期193-205,共13页

为预测非饱和冻土的导热性能,基于土体微观结构,提出了非饱和冻土特征结构识别算法和多元素生成算法,并将该算法与传统有限单元法组合,建立非饱和冻土导热系数蒙特卡洛预测模型。通过土体SEM电镜图像,采用逆向四参数增长识别法识别土体... 为预测非饱和冻土的导热性能,基于土体微观结构,提出了非饱和冻土特征结构识别算法和多元素生成算法,并将该算法与传统有限单元法组合,建立非饱和冻土导热系数蒙特卡洛预测模型。通过土体SEM电镜图像,采用逆向四参数增长识别法识别土体中各组分含量、大小以及各方向分布概率;改进传统的四参数随机增长法,提出了考虑土、水、冰和气的多元素生成算法;基于生成的非饱和冻土模型,通过蒙特卡洛方法获得非饱和冻土导热系数,并与规范中冻土导热系数进行对比,验证了蒙特卡洛法预测模型的合理性(平均误差<4%);通过多因素分析研究孔隙率、颗粒大小、土体导热性、饱和度以及结冰率对非饱和冻土导热性影响,各因素与导热系数的相关系数依次为:-0.352、-0.098、0.641、0.520和0.060,影响大小为:土颗粒导热性>饱和度>孔隙率>土颗粒大小>结冰率。各影响因素对非饱和冻土导热系数影响可以归纳为对热通量形成“热链”密度、宽度、连通性、热流承载力以及对“热桥”通量的影响。 展开更多

关键词 非饱和冻土 微结构模拟 结构相关性 四参数随机增长法 蒙特卡洛方法 导热系数

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变孔隙条件下非饱和冻土渗透系数试验与分析 被引量：3

8

作者 高宇 戴长雷 +2 位作者 伍根志 杜新强 商允虎 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2017年第3期127-131,136,共6页

寒区土壤水文循环过程因冻土层的存在而复杂,冻土层中冰的存在使其水理性质变化引发许多特殊水文现象,在冻土水理性质研究过程中冻土渗透性研究是其中的关键问题之一。为了研究非饱和冻土含冰率和干密度对于非闭合孔隙度及其渗透性的影... 寒区土壤水文循环过程因冻土层的存在而复杂,冻土层中冰的存在使其水理性质变化引发许多特殊水文现象,在冻土水理性质研究过程中冻土渗透性研究是其中的关键问题之一。为了研究非饱和冻土含冰率和干密度对于非闭合孔隙度及其渗透性的影响,选取不同含冰率(2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%)、试样干密度(1.4×10~3kg/m^3、1.5×10~3kg/m^3、1.6×10~3kg/m^3)作为单因素变量,采用定水位达西试验方法分别进行冻土渗透系数测定试验,开展了非饱和冻土渗透系数测定试验研究。结果表明:非饱和冻土渗透系数及非闭合孔隙度随试样含冰率的增加而变小,随试样干密度增加而变小,变化范围为0.19-0.714及8.55-19.18 m/d。当含冰率为20%、试样干密度为1.6×10~3kg/m^3时得到最小非饱和冻土渗透系数为8.55 m/d,最小非闭合孔隙度为0.19。 展开更多

关键词 含冰率 非闭合孔隙度 非饱和冻土 哈尔滨

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哈尔滨高铁路基非饱和冻土水汽迁移驱动的实验研究 被引量：1

9

作者 董连成 王昊玉 +1 位作者 高瑞 程江东 《黑龙江科技大学学报》 2022年第1期66-70,共5页

为了探究哈尔滨季冻区高铁路基冻胀受气态水迁移驱动的影响,依据“锅盖效应”和土水势理论,分析不同含水率下路基在温度势和基质势驱动作用下的气态水迁移规律。实验结果表明:总含水率低于15%时,基质势驱动作用下的气态水迁移量可达0.1... 为了探究哈尔滨季冻区高铁路基冻胀受气态水迁移驱动的影响,依据“锅盖效应”和土水势理论,分析不同含水率下路基在温度势和基质势驱动作用下的气态水迁移规律。实验结果表明:总含水率低于15%时,基质势驱动作用下的气态水迁移量可达0.13%,温度势驱动作用下的气态水迁移量为0.26%,基质势驱动与温度势驱动共同作用;总含水率高于15%时,基质势驱动作用下的气态水迁移量可达1.32%;温度势驱动作用下的气态水迁移量为4.88%,温度势驱动起主导作用。二者共同作用下,路基冻胀受温度势的驱动更为明显。 展开更多

关键词 非饱和冻土 高铁路基 水汽迁移 锅盖效应

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冲击加载下非饱和冻土的抗压强度及能量分析 被引量：1

10

作者 乔慧 朱志武 《四川轻化工大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第6期74-81,共8页

为了探究冲击加载下初始含水率和加载应变率对非饱和冻土抗压强度的影响,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对不同初始含水率下的非饱和冻土进行不同加载应变率下的冲击压缩试验,发现非饱和冻土的抗压强度随加载应变率和初始含水率的增加而... 为了探究冲击加载下初始含水率和加载应变率对非饱和冻土抗压强度的影响,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对不同初始含水率下的非饱和冻土进行不同加载应变率下的冲击压缩试验,发现非饱和冻土的抗压强度随加载应变率和初始含水率的增加而增大。为了分析非饱和冻土在冲击加载下的抗压强度和破坏情况,从能量的角度分析非饱和冻土在冲击过程中吸收能与加载应变率和含水率之间的关系。结果表明:能量吸收的多少可以直观地反映非饱和冻土的抗压强度,同时可以反映出加载应变率和初始含水率对非饱和冻土抗压强度影响的主次。通过分析非饱和冻土在冲击加载下的能量-时程关系,可以直观地了解非饱和冻土在不同加载时刻的破坏情况。 展开更多

关键词 分离式霍普金森压杆 非饱和冻土 吸收能 破碎机理

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非饱和冻土不同条件下孔隙度变化规律分析 被引量：1

11

作者 赵悦 李治军 +2 位作者 谢世尧 胡仁强 李铎 《节水灌溉》 北大核心 2018年第11期48-50,共3页

以东北季节性冻土区为参考区,探究非饱和冻土在不同条件下对孔隙度的影响。首先在-5、-10、-15、-20℃时测定出10%含水率下非饱和冻土的孔隙度,探究不同温度对孔隙度的影响;然后在-10℃时分别测定出5%、10%、15%、20%含水率下非饱和冻... 以东北季节性冻土区为参考区,探究非饱和冻土在不同条件下对孔隙度的影响。首先在-5、-10、-15、-20℃时测定出10%含水率下非饱和冻土的孔隙度,探究不同温度对孔隙度的影响;然后在-10℃时分别测定出5%、10%、15%、20%含水率下非饱和冻土的孔隙度,探究不同含水率对孔隙度的影响。得出不同温度下冻土孔隙度基本不发生变化,但是随着含水率的增大冻土孔隙度逐渐减小的规律。 展开更多

关键词 孔隙度 非饱和冻土 含水率 温度

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非饱和冻土有效孔隙度测定试验研究进展

12

作者 高帅 《陕西水利》 2019年第8期12-14,共3页

冻土的有效孔隙度直接影响了土体的渗透性,寒区占我国国土面积比例较大,由于寒区特殊的低温环境,使得在寒区开展非饱和冻土有效孔隙度研究的过程中,比较倚重于试验基础。本文主要对有关冻土的水理性质进行研究,尤其是有关非饱和冻土有... 冻土的有效孔隙度直接影响了土体的渗透性,寒区占我国国土面积比例较大,由于寒区特殊的低温环境,使得在寒区开展非饱和冻土有效孔隙度研究的过程中,比较倚重于试验基础。本文主要对有关冻土的水理性质进行研究,尤其是有关非饱和冻土有效孔隙度测定试验的研究进展进行整理。分析得出非饱和冻土有效孔隙度测定试验的试验装置有待改进,试验条件有待完善。 展开更多

关键词 非饱和冻土 有效孔隙度 含水(冰)率 试验装置 研究进展

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非饱和正冻土的三场耦合理论框架 被引量：23

13

作者 陈飞熊 李宁 徐彬 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期204-214,共11页

在"饱和正冻土的理论构架"的基础上,假定了冻土体内的空气的流动是一种Darcy流,进一步考虑了非饱和土中气相的影响,提议了一种综合考虑两种极端情况: (1)气体与外界完全相通. (2)气体与外界完全不相通的相关水、热、力相耦合... 在"饱和正冻土的理论构架"的基础上,假定了冻土体内的空气的流动是一种Darcy流,进一步考虑了非饱和土中气相的影响,提议了一种综合考虑两种极端情况: (1)气体与外界完全相通. (2)气体与外界完全不相通的相关水、热、力相耦合的多孔多相介质理论构架--半连通、半封闭非饱和正冻土理论构架.重点讨论了较简单的气体半连通半封闭的非饱和孔隙冻土体的三场耦合模型.为检验三场耦合分析模型及所开发的针对冻土工程三场耦合模型的软件系统3G2001的合理性与正确性,与214国道花石峡试验路基实测的地温变化和路基路面变形进行了对比验证,对比结果显示:路基中分析所得的温度场与实测值变化规律一致,量化相差大都在10％-20％以内;分析所得耦合变形随时间的变化也与实测值完全一致,路中的分析变形与实测相差也在10％-20％以内. 展开更多

关键词 非饱和正冻土 半连通多孔介质 三场耦合 路基变形

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非饱和正冻土一维水热耦合模型与试验 被引量：8

14

作者 明锋 李东庆 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期889-894,共6页

利用Clapeyron方程来描述冻土内温度、冰压力和水压力的关系,根据质量守恒原理和能量守恒原理,建立一维非饱和冻土水热耦合模型。采用数值模拟和室内试验相结合的方法,对建立的水热模型进行检验。研究结果表明:随着冻结时间的增加,冻土... 利用Clapeyron方程来描述冻土内温度、冰压力和水压力的关系,根据质量守恒原理和能量守恒原理,建立一维非饱和冻土水热耦合模型。采用数值模拟和室内试验相结合的方法,对建立的水热模型进行检验。研究结果表明:随着冻结时间的增加,冻土的温度变化由剧烈转成平稳,最后沿高度线性分布;冻土段含水量增大,未冻土段含水量减小;在冰透镜体的存在的地方,孔隙比明显增大,含水量明显增大;模拟结果与实测结果较吻合,验证了该模型的正确性。 展开更多

关键词 非饱和正冻土 水热耦合 孔隙比 数学模型

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