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冻土的力学性质及研究现状 被引量:213
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作者 齐吉琳 马巍 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期133-143,共11页
中国具有广大的季节冻土和多年冻土区,在冻土地区进行工程建设,就必须深入研究冻土的力学特性,以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性。本文首先,简要介绍了我国冻土的分布状况和冻土区别于融土的基本特性,广义的冻土力学可分为冻融作用... 中国具有广大的季节冻土和多年冻土区,在冻土地区进行工程建设,就必须深入研究冻土的力学特性,以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性。本文首先,简要介绍了我国冻土的分布状况和冻土区别于融土的基本特性,广义的冻土力学可分为冻融作用和已冻土力学性质两方面,冻胀、融沉和冻融循环引起的土力学性质的变化属于冻融作用的范畴。对于冻胀的研究较为深入,人们先后提出了多个理论来解释冻胀产生的机制,有的应用于计算分析中。对融沉的研究尽管具有较长的历史,但是多数停留在经验方法上,融化固结理论目前还有较大的局限性,因此提出一方面可以用人工神经网络法提高经验方法的精度和适用范围,另一方面应当发展融化固结大变形理论;冻融循环可以改变土的力学性质,介绍了作者的最近研究进展。针对已冻土的力学特性,从3方面进行了分析。冻土的强度主要沿用融土的强度理论,很难反映高应力下的压融现象;冻土动力学特性主要针对温度对动力学参数的影响,近年来冻土层对场地动力响应的影响越来越受到重视;冻土的本构关系多集中在蠕变研究,以经验公式法为主。最后,分析了多年冻土地区工程变形所涉及的物理力学过程。 展开更多
关键词 冻土 力学性质 冻融作用 研究现状
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冻融作用对土的工程性质影响的研究进展 被引量:29
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作者 冯德成 林波 +1 位作者 张锋 冯鑫 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期111-127,共17页
冻融作用是诱发寒区工程构筑物破坏与失稳的主要原因.近十年来,采用室内试验研究冻融作用对土的工程性质的影响取得了长足进步.在分析并归纳现有冻融试验方法的基础上,从冻融作用对土的结构、基本物理参数、工程力学性质等的影响及抗冻... 冻融作用是诱发寒区工程构筑物破坏与失稳的主要原因.近十年来,采用室内试验研究冻融作用对土的工程性质的影响取得了长足进步.在分析并归纳现有冻融试验方法的基础上,从冻融作用对土的结构、基本物理参数、工程力学性质等的影响及抗冻融改良措施等方面综述了该领域的研究成果,取得如下主要认识:(1)统一冻融试验方法是系统地分析冻融作用对土的工程性质影响规律的前提,也是建立土体抗冻性能数据库的基础;(2)土的粒径分布、孔隙形态以及初始含水率等三方面因素决定着冻融作用对土结构的影响程度;(3)冻融试验方法和土的初始状态是决定冻融作用对土的物理性质影响程度的主要因素,当土的物理参数处于临界状态值时,相应的物理性质将不受冻融作用影响;(4)冻融循环作用导致土的强度及模量先降低随后趋于稳定,但土的抗剪强度指标的变化规律差异较大,可从试验条件及土的初始状态存在差异等方面查找原因.融化过程中出现的"温度阈值"现象值得引起关注;(5)提高土的抗冻融性能应该从改善土的颗粒级配、孔隙形态以及初始含水率等三方面入手来筛选改性剂及改良方法. 展开更多
关键词 冻融作用 工程性质 临界值 温度阈值 改良土
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冻融作用下岩石力-热-水耦合本构模型研究 被引量:8
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作者 王震 朱珍德 +1 位作者 陈会官 朱姝 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2608-2616,共9页
在寒区隧道工程中,冻胀的水分迁移作用加剧了隧道围岩的冻融破坏。耦合水分迁移作用的岩石本构模型对防治冻融渗漏、崩塌等隧道围岩灾害有着重要意义。基于内状态变量理论,将冻胀过程中的水分迁移量作为本征变量引入Helmholtz自由能,在... 在寒区隧道工程中,冻胀的水分迁移作用加剧了隧道围岩的冻融破坏。耦合水分迁移作用的岩石本构模型对防治冻融渗漏、崩塌等隧道围岩灾害有着重要意义。基于内状态变量理论,将冻胀过程中的水分迁移量作为本征变量引入Helmholtz自由能,在热力学框架下建立了一个岩石力-热-水耦合本构模型。模型描述了温度和水分迁移对冻融后岩石损伤阈值、等向强化饱和值、等向强化速率等力学参数的影响。模拟了岩石冻融后力学性质的劣化。区别于全量经验公式,本模型以增量形式给出,为复杂应力历史条件下的数值模拟提供了便利。通过将模型模拟曲线与冻融后岩石常规三轴压缩试验曲线进行对比,初步验证模型的可靠性,为实际寒区工程的冻胀破坏预测提供参考。 展开更多
关键词 冻融循环 热力学 内状态变量理论 水分迁移 本构关系
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冻融循环下粉质黏土不排水剪切性状的试验研究 被引量:7
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作者 胡田飞 刘建坤 +1 位作者 王青志 房建宏 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1481-1490,共10页
以青藏高原粉质黏土为对象,进行冻融循环试验和三轴固结不排水剪切试验,研究冻融循环对压实粉质黏土应力-应变关系、孔隙水压力-应变关系、有效应力路径、临界状态线及抗剪强度指标等的影响。研究结果表明:试样在冻融循环前后的应力-应... 以青藏高原粉质黏土为对象,进行冻融循环试验和三轴固结不排水剪切试验,研究冻融循环对压实粉质黏土应力-应变关系、孔隙水压力-应变关系、有效应力路径、临界状态线及抗剪强度指标等的影响。研究结果表明:试样在冻融循环前后的应力-应变关系分别为应变硬化型和应变软化型,抗剪强度随冻融循环次数增加而逐渐减小;剪切产生的孔隙水压力和破坏时的孔隙水压力系数均随冻融循环次数或围压增加而增大。应力空间p'-q平面上的有效应力路径在冻融循环后逐渐向左下侧移动,低围压下路径形态由单调增大型过渡为"S"型。孔隙水压力和有效应力路径特征均表明试样在冻融循环下由超固结状态向正常固结状态发展。临界状态线位置随冻融循环次数增加而逐渐下降,临界状态应力比也随之减小;与总应力强度指标相比,有效应力强度指标可以更准确地反映冻融循环和围压对土体力学性质的综合影响;黏聚力和内摩擦角的劣化规律可以采用Logistic函数拟合与预测。 展开更多
关键词 粉质黏土 冻融循环 孔隙水压力 有效应力路径 临界状态线 不排水抗剪强度指标
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冻融劣化混凝土压剪作用下力学特性及破坏准则 被引量:7
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作者 孙豹 王乾峰 +1 位作者 徐童淋 贺路翔 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期107-115,共9页
为研究冻融劣化混凝土动静态抗剪性能,进行了不同冻融循环次数(0,10,25,35和50次)后混凝土在不同法向应力(0,3,6,9和12 MPa)下的压剪强度试验,混凝土强度等级为C30。研究分析了冻融循环次数和法向应力对混凝土剪切强度、峰值应变和黏聚... 为研究冻融劣化混凝土动静态抗剪性能,进行了不同冻融循环次数(0,10,25,35和50次)后混凝土在不同法向应力(0,3,6,9和12 MPa)下的压剪强度试验,混凝土强度等级为C30。研究分析了冻融循环次数和法向应力对混凝土剪切强度、峰值应变和黏聚力与摩擦系数的影响。分析结果表明:①随着冻融循环次数的增加,混凝土在相同法向应力状态下的剪切强度均逐渐降低,而且法向应力越大,剪切强度随冻融循环次数的增加而降低的程度越小;当冻融循环次数相同且法向应力不大于单轴抗压强度50%时,剪切强度随法向应力的增大而增大,且冻融劣化程度会影响该增幅效果;②在法向应力相同时,剪切峰值变形随冻融循环次数的增加呈线性增长趋势,对某一冻融循环次数,法向应力的存在增大了混凝土的剪切峰值变形;③摩擦系数和黏聚力都随冻融劣化程度的加深而降低,黏聚力大幅度降低是由于冻融劣化作用起主导作用所致。基于上述试验分析和八面体应力空间二次抛物线形式的压剪破坏准则,构建了平面应力状态下考虑冻融循环次数的混凝土压剪破坏准则。 展开更多
关键词 混凝土 冻融循环 法向应力 压剪状态 破坏准则
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基于水热耦合的寒区隧道仰坡稳定性研究
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作者 李思悦 刘志强 《河南科技》 2024年第10期50-54,共5页
【目的】研究我国西北部寒冷地区的隧道仰坡稳定性及其季节温度效应的变化规律。【方法】建立寒区隧道仰坡的水热全耦合数学模型,以冻融环境变化为模拟分析基础,对其水热环境和稳定性进行数值模拟计算。【结果】结果表明,寒区隧道仰坡... 【目的】研究我国西北部寒冷地区的隧道仰坡稳定性及其季节温度效应的变化规律。【方法】建立寒区隧道仰坡的水热全耦合数学模型,以冻融环境变化为模拟分析基础,对其水热环境和稳定性进行数值模拟计算。【结果】结果表明,寒区隧道仰坡稳定性与土体冻融状态相关;临空面土体受环境温度影响较为明显,而内侧土温变化不显著。【结论】当温度降低,土体冻结层厚度增加时,仰坡稳定性表现较好;气温回暖季节冻融层融化,仰坡破坏滑移面几乎与坡面平行并向上延伸,极易发生滑塌灾害。 展开更多
关键词 寒区隧道仰坡 冻-融状态 水-热耦合数值模拟 边坡稳定性
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浅谈冻融状态下混凝土耐久性 被引量:1
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作者 何晟亚 唐兴鹤 +1 位作者 黄博 刘一 《企业技术开发》 2012年第6期52-52,80,共2页
在我国东北、西北、华北以及青藏高原地带,经常会出现混凝土的冻融状态,在这种冻融状态下会引起混凝土从内部开始遭到破坏。
关键词 冻融状态 混凝土 抗冻性
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Parameterization of the freeze/thaw discriminant function algorithm using dense in-situ observation network data 被引量:1
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作者 Pingkai Wang Tianjie Zhao +4 位作者 Jiancheng Shi Tongxi Hu Alexandre Roy Yubao Qiu Hui Lu 《International Journal of Digital Earth》 SCIE EI 2019年第8期980-994,共15页
The near-surface soil freeze–thaw(FT)transition is an important factor affecting land-atmosphere exchanges,hydrology and carbon cycles.Thus,effectively monitoring the temporal–spatial changes of soil FT processes is... The near-surface soil freeze–thaw(FT)transition is an important factor affecting land-atmosphere exchanges,hydrology and carbon cycles.Thus,effectively monitoring the temporal–spatial changes of soil FT processes is crucial to climate change and environment research.Several approaches have been developed to detect the soil FT state from satellite observations.The discriminant function algorithm(DFA)uses temperature and emissivity information from Advanced Microwave Scanning Radiometer Enhanced(AMSR-E)passive microwave satellite observations.Although it is well validated,it was shown to be insufficiently robust for all land conditions.In this study,we use in-situ observed soil temperature and AMSR-E brightness temperature to parameterize the DFA for soil FT state detection.We use the in-situ soil temperature records at 5 cm selected from available dense networks in the Northern Hemisphere as a reference.Considering the distinction between ascending and descending orbits,two different sets of parameters were acquired for each frequency pair.The validation results indicate that the overall discriminant accuracy of the new function can reach 90%.We further compared the Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 discriminant results using the new function to the Soil Moisture Active Passive freeze/thaw product,and a reasonable consistency between them was found. 展开更多
关键词 Soil freezethaw state discriminant function algorithm AMSR-E AMSR2 SMAP
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冻融劣化混凝土冰冻状态下单轴动态劈拉力学性能研究
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作者 尹瑞 彭刚 +1 位作者 刘昌勇 肖姝娈 《水电能源科学》 北大核心 2022年第3期174-177,共4页
为研究冻融劣化混凝土冰冻状态下的动态力学性能,利用10 MN动静三轴仪对经历不同冻融循环次数(0、10、20、30、40次)后冰冻状态下的混凝土进行不同应变速率(10^(-5)、10^(-4)、5×10^(-4)、10^(-3)、5×10^(-3)/s)下的单轴劈拉... 为研究冻融劣化混凝土冰冻状态下的动态力学性能,利用10 MN动静三轴仪对经历不同冻融循环次数(0、10、20、30、40次)后冰冻状态下的混凝土进行不同应变速率(10^(-5)、10^(-4)、5×10^(-4)、10^(-3)、5×10^(-3)/s)下的单轴劈拉加载试验,分析了冰冻状态下混凝土的峰值应力、峰值应变和弹性模量随应变速率和冻融循环次数的变化规律,并与相同冻融劣化程度融化状态混凝土的试验数据进行对比分析。结果表明,在相同冻融循环次数下,随着应变速率的增加,冰冻状态下混凝土的峰值应力和弹性模量均增大;当应变速率小于5×10^(-4)/s时,峰值应变随应变速率的增大而减小,当应变速率大于5×10^(-4)/s后,峰值应变无明显规律。在相同应变速率的加载条件下,随着冻融循环次数的增加,冰冻状态下混凝土的峰值应力和弹性模量均减小,峰值应变无明显变化趋势。与经历相同冻融循环次数后融化状态下的混凝土相比,冰冻状态下混凝土的峰值应力和弹性模量均有所增加,峰值应变减小。 展开更多
关键词 混凝土 冻融劣化 冰冻状态 融化状态 应变速率
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冀北寒区水泥土的强度特性研究和反正切函数应用
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作者 韩小文 崔宏环 胡淑旗 《河北建筑工程学院学报》 CAS 2022年第2期71-77,83,共8页
为了研究季冻区路基水泥改良土在冻融循环作用下的力学特性,以6%水泥掺量为例,通过常规三轴压缩试验获取应力-应变曲线,并进行力学分析,发现经历了冻融循环作用的水泥土试件,其破坏形式为劈裂式脆性破坏,对应的q-ε1曲线为应变软化型。... 为了研究季冻区路基水泥改良土在冻融循环作用下的力学特性,以6%水泥掺量为例,通过常规三轴压缩试验获取应力-应变曲线,并进行力学分析,发现经历了冻融循环作用的水泥土试件,其破坏形式为劈裂式脆性破坏,对应的q-ε1曲线为应变软化型。本文在q-ε1曲线中提出了临塑点的概念,该点表征了土体因冻融循环而形成的初始损伤状态。相同围压条件下,峰值强度随着冻融循环次数的增加逐渐减小,经历第一次冻融循环后,强度减小最为明显。试样的黏聚力与冻融循环次数的变化规律与峰值强度一致,但内摩擦角的规律则不明显。围压一定的情况下,临塑点处的切线模量和偏应力与冻融循环次数呈正相关关系,该点应变的规律则相反。最后提出了考虑冻融循环次数的本构方程,为季冻区水泥土路基的设计提供可靠的理论依据。 展开更多
关键词 水泥土 反正切函数 冻融循环 临塑点
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冻融状态和含水率对林区土壤力学性能的影响
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作者 周远 赵秋月 +3 位作者 张博锐 杨全喜 于淼 孙术发 《山西建筑》 2020年第18期48-50,共3页
林区土壤的冻融扰动一直是阻碍林区装备通过性研究的重要难题,为了进一步了解林区土壤性能,对取自帽儿山实验林场的两种林区土壤进行三轴剪切试验,将得到的试验数据进行统计分析,以含水率和冻融状态为自变量,研究其对林区土壤抗剪强度... 林区土壤的冻融扰动一直是阻碍林区装备通过性研究的重要难题,为了进一步了解林区土壤性能,对取自帽儿山实验林场的两种林区土壤进行三轴剪切试验,将得到的试验数据进行统计分析,以含水率和冻融状态为自变量,研究其对林区土壤抗剪强度的影响。结果表明:无论是在冻融状态还是未冻状态,两种土的粘聚力和内摩擦角均随着含水率的增加而减小,而且变化趋势各不相同。试验结果对于林区土壤力学性能的研究具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 林区土壤 土壤含水率 冻融状态 三轴剪切
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基于ERA5-LAND的中国东北地区近地表土壤冻融状态时空变化特征 被引量:22
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作者 岳书平 闫业超 +2 位作者 张树文 杨久春 王文娟 《地理学报》 EI CSSCI CSCD 北大核心 2021年第11期2765-2779,共15页
土壤冻融交替是陆地表层极其重要的物理过程,土壤冻融状态的频繁变化对地气能量交换、地表径流、植被生长、生态系统及土壤碳氮循环等均具有重要的影响。本文基于1981—2019年ERA5-LAND逐小时土壤温度数据,借助GIS空间分析功能,利用Pyt... 土壤冻融交替是陆地表层极其重要的物理过程,土壤冻融状态的频繁变化对地气能量交换、地表径流、植被生长、生态系统及土壤碳氮循环等均具有重要的影响。本文基于1981—2019年ERA5-LAND逐小时土壤温度数据,借助GIS空间分析功能,利用Python编程处理分析了中国东北地区近地表土壤冻融状态的时空变化特征。结果表明:从不同冻融状态起始日期的空间分布来看,近地表不同阶段的起始日期主要受纬度和地形的影响,具有明显的纬度地带性和垂直地带性。春季冻融过渡期和完全融化期的起始日期由东南向西北均呈逐渐推迟趋势,而秋季冻融过渡期与完全冻结期起始日期则由东南向西北随纬度升高越来越早。就不同冻融状态发生天数的空间分布而言,研究区南部春季冻融过渡期发生天数多于北部,西部多于东部,年均发生天数均在30 d以内;秋季发生冻融的天数空间差异不大,研究区一半以上的地区年均发生天数在10 d以内。完全融化期发生天数最多,从东南向西北呈逐渐减少趋势,年均发生天数主要介于150~240 d之间;完全冻结期发生天数则由南向北日益增多,其空间分布表现为一向南开口的簸箕形,各地年均发生天数集中于90~180 d之间。从时间变化趋势来看,近年来春季冻融过渡期起始日期以提前趋势为主,而秋季冻融过渡期起始日期总体表现为延后,致使完全融化期发生天数以增加趋势为主,年均变化速度高达0.2 d/a;大兴安岭以西、呼伦贝尔高原以北地区及辽河平原春季冻融过渡期发生天数呈减少趋势,其他地区为增加趋势;大兴安岭以西地区、呼伦贝尔高原以北地区完全融化期起始日期明显提前;松嫩平原和长白山区秋季冻融过渡期起始日期推迟显著,发生天数的变化趋势呈北增南减的空间分异特征;不同地区完全冻结期起始日期的变化趋势差异显著,中部广大的 展开更多
关键词 ERA5-LAND 土壤冻融状态 冻土 时空变化 东北地区
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AMSR-E亮温监测中国近地表冻融循环算法研究 被引量:9
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作者 谢燕梅 晋锐 杨兴国 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2013年第2期182-191,共10页
为更加精细地获取日内地表冻融循环信息,联合使用AMSR-E升轨(13:30)和降轨(1:30)一天两次过境的逐日亮温数据,采用双指标算法,分别判定升轨和降轨过境时刻的地表冻融状态,综合两次过境信息将地表细分为日内完全冻结、日内完全融化、日... 为更加精细地获取日内地表冻融循环信息,联合使用AMSR-E升轨(13:30)和降轨(1:30)一天两次过境的逐日亮温数据,采用双指标算法,分别判定升轨和降轨过境时刻的地表冻融状态,综合两次过境信息将地表细分为日内完全冻结、日内完全融化、日内冻融循环和日内逆向冻融循环4种类型。经过验证,日内完全冻结地表分类精度达90%,日内完全融化地表和日内冻融循环地表分类精度约为70%。在日内地表冻融循环分类基础上,将年冻融循环周期划分为稳定冻结期、稳定融化期、春季冻融过渡期和秋季冻融过渡期。根据2004年分类结果得出,1月份,日内完全冻结地表和日内完全融化地表大体以秦岭淮河为界,随着温度逐渐升高,日内完全冻结地表南界、日内完全融化地表北界和日内冻融循环地表的南北界从东南向西北移动,温度降低,各边界线从西北向东南移动;稳定冻结期主要出现在1月和2月,稳定融化期出现在7月和8月,春季冻融过渡期是3~5月,秋季冻融过渡期是9~11月。 展开更多
关键词 AMSR-E 亮温 日内冻融循环 地表冻融状态
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水化学-冻融循环作用下砂岩三轴蠕变及细观损伤试验研究 被引量:7
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作者 冯学志 秦楠 +2 位作者 崔立桩 葛强 王永岩 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1383-1391,共9页
为了研究化学溶液侵蚀和冻融循环耦合下西南地区砂岩的蠕变特性,研究了不同化学溶液浸泡的黄砂岩试样经0次、15次、30次、45次和60次冻融循环后的三轴蠕变性质,结合SEM和核磁共振成像分析了劣化细观特征。结果表明:同一化学溶液侵蚀下... 为了研究化学溶液侵蚀和冻融循环耦合下西南地区砂岩的蠕变特性,研究了不同化学溶液浸泡的黄砂岩试样经0次、15次、30次、45次和60次冻融循环后的三轴蠕变性质,结合SEM和核磁共振成像分析了劣化细观特征。结果表明:同一化学溶液侵蚀下随着冻融循环次数的增加,岩样的瞬时应变和稳态蠕变率呈指数形式增大,长期强度逐渐降低;相同冻融循环次数下,H_(2)SO_(4)溶液对岩样的损伤程度最大,NaOH溶液次之,NaCl溶液最小;在冻融循环60次之后,岩样的长期强度总体降幅为9.47%;NaCl与H_(2)SO_(4)侵蚀效果比较,岩样的长期强度总体降幅为4.33%;相同冻融循环次数下,不同化学溶液侵蚀下岩样孔隙度PPH=4>PPH=10>PPH=7,且岩样损伤是由表及里,由两端向中部发展的。研究结果为进一步研究多场耦合作用下岩石工程长期稳定性提供理论依据。 展开更多
关键词 化学溶液 冻融循环 三轴蠕变 稳态蠕变率 长期强度
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冻融循环模拟试验箱的研制与应用 被引量:4
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作者 汪恩良 姜海强 +3 位作者 李冬凯 刘兴超 张超 张栋 《低温与超导》 北大核心 2017年第7期86-91,共6页
季节冻土区自然冻结融化过程为"单向冻结"和"双向融化"。为提高冻融循环模拟环境与野外真实气象条件的吻合度,改变传统的"旁通循环式"设计思路,在制冷方式上,采用顶排风翅管式冷凝器和电加热器结构,配合... 季节冻土区自然冻结融化过程为"单向冻结"和"双向融化"。为提高冻融循环模拟环境与野外真实气象条件的吻合度,改变传统的"旁通循环式"设计思路,在制冷方式上,采用顶排风翅管式冷凝器和电加热器结构,配合风扇的扰动,将冷量从箱体顶部均匀向下稳态传递,实现土体"单向冻结";通过外部的高温循环装置控制箱体底部的水浴温度,配合环境温度实现土体"双向融化"。底部的蓄水池可通过土体的毛管作用和自动液位平衡实现自动补水。 展开更多
关键词 冻融循环 单向冻结 双向融化 试验箱 稳态传温
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河西走廊近40年地表土壤冻融状态变化特征 被引量:2
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作者 薛华柱 金磊 +2 位作者 董国涛 张浩杰 李自闯 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期65-73,82,共10页
为探究河西走廊地区土壤冻融规律,基于ERA5-LAND逐小时地表温度数据,通过划分不同冻融阶段并结合Mann-Kendall趋势检验及线性回归法,分析河西走廊近40年地表土壤冻融状态变化特征。结果表明:(1)春季过渡期发生天数呈现平原多山区少,总... 为探究河西走廊地区土壤冻融规律,基于ERA5-LAND逐小时地表温度数据,通过划分不同冻融阶段并结合Mann-Kendall趋势检验及线性回归法,分析河西走廊近40年地表土壤冻融状态变化特征。结果表明:(1)春季过渡期发生天数呈现平原多山区少,总体年均发生天数为65天以上,完全融化期发生天数整体上为北部多于南部,在同一纬度上呈东部多于西部,且发生天数为200天以上的地区不断增加;秋季过渡期年均发生天数最少,为50天左右,完全冻结期发生天数随海拔升高而增加,其中春季过渡期发生天数的空间分布随时间变化较明显。(2)春季过渡期和完全融化期起始日期由北向南逐渐推迟,南北差异最大为90天以上,且不同时期完全融化期起始日期空间分布变化明显。秋季过渡期起始日期与前者相反,由北向南逐渐提前,不同时期空间分布无明显差异。绝大部分地区在12月份进入完全冻结期,高海拔山区在11月份进入完全冻结期。(3)研究区大部分地区春季过渡期起始日期滞后,完全融化期起始日期提前,故春季过渡期发生天数总体以0.2天/年的速率减少,而大部分地区秋季过渡期起始日期滞后,致使完全融化期发生天数以0.3天/年的速率增加。研究区北部完全冻结期发生天数呈增加趋势,而南部祁连山脉一带则呈现减少趋势,完全冻结期起始日期总体以0.03天/年的速率推迟。(4)山地、绿洲和荒漠地区近40年完全融化期发生天数分别以0.393,0.321,0.288天/年的速率增加,起始日期分别以0.134,0.188,0.206天/年的速率提前,完全冻结期发生天数分别以0.353,0.219,0.016天/年的速率减少,起始日期以0.06,0.10,0.01天/年的速率推迟。在全球变暖趋势下,年均气温每升高1℃,完全融化期发生天数增加8.1天,起始日期提前4.53天,完全冻结期发生天数减少9.02天,起始日期推迟3.27天。研究结果可为土壤冻融对气候变化 展开更多
关键词 土壤冻融状态 ERA5-LAND 时空变化 河西走廊
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融合主被动微波遥感的高分辨率地表冻融状态识别
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作者 张晨 晋锐 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2023年第2期808-822,共15页
为细致刻画地表冻融状态及其年循环特征、长时间序列变化趋势及其与陆地生态系统的相互作用,需要进行高分辨率(1 km)的地表冻融状态识别。被动微波的低空间分辨率,无法精细描述地表冻融状态的空间变化;主动微波(合成孔径雷达)能以较高... 为细致刻画地表冻融状态及其年循环特征、长时间序列变化趋势及其与陆地生态系统的相互作用,需要进行高分辨率(1 km)的地表冻融状态识别。被动微波的低空间分辨率,无法精细描述地表冻融状态的空间变化;主动微波(合成孔径雷达)能以较高的分辨率识别地表冻融状态,但其低时间分辨率无法准确捕捉春秋季地表冻融转换。融合主被动微波遥感信息,发展高分辨率地表冻融状态识别算法对细致刻画地表冻融状态、生产高分辨率地表冻融遥感产品具有重要意义。本文以青藏高原中部土壤温湿度观测网为研究区,采用随机森林分类算法,以升/降轨Sentinel-1σ0 VV(垂直极化后向散射)、SMAP TbV(垂直极化亮温)和辅助时空信息为输入,构建融合多源信息的高分辨率(1 km)地表冻融状态识别算法。结果表明:在降轨时,有/无主动微波信息,地表冻结期(每年1—3月)识别精度分别为100.0%/97.8%;地表融化期(每年6—10月)识别精度分别为99.1%/99.4%;地表冻融转换时期(每年4—5月)的识别精度为82.0%/74.1%;地表融冻转换时期(每年11—12月)的识别精度为95.1%/90.0%,精度有所下降。其原因是主要受到海拔、坡向及土壤质地的影响。通过对输入变量重要性排序,分析其在随机森林中的贡献可知,DOY(儒略日)、Tb_(V)、LAI(叶面积指数)、LST(地表温度)、σ_(VV)^(0)、坡向是必要的输入变量。其中σ_(VV)^(0)虽然排在第五位,但去除σ_(VV)^(0),算法在地表冻融转换时期的识别精度下降显著(春/秋季精度分别下降23.7%、9.4%),证明主动微波信息对于提高算法识别精度的重要性,因此在主动微波信息可获取时,应融合主被动微波信息进行地表冻融状态识别。高分辨率的地表冻融状态可准确划分地表的稳定冻结期、稳定融化期及冻融转换期,并反映地表冻融转换时期的空间异质性特征。 展开更多
关键词 地表冻融状态 主被动微波 高空间分辨率 随机森林分类算法 信息融合
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