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《饱和正冻土多孔多相介质的理论构架-陈飞熊》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第24卷第2期岩土工程学报Vol.24No.22002年3月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringMar.,2002饱和正冻土多孔多相介质的理论构架Thetheoreticalframeofmulti2phaseporousmediumforthefreezingsoil1,21,22陈飞熊,李宁,程国栋(1.西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048;2.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)摘要:通过对冻土多孔多相微元体的平衡方程、各相成分之间的变形协
2、调方程,推导出冻土体(考虑土骨架与冰颗粒之间相互作用力———冻胀力)的有效应力原理、正冻土单元的连续性方程及各相成分的能量转换与传递方程;在此基础上提出了正冻土的控制微分方程的理论框架,从而建立了在多孔固液介质的质量守恒方程与多孔多相介质的热、能守恒方程的基础上的全面考虑冻土中骨架、冰、水三相介质水、热、力与变形真正的耦合作用的数理方程,比当前国际流行的正冻土流体动力学模型、刚冰模型和热力学模型更全面地描述了正冻土的水、热、力与变形的实际状态。关键词:多孔多相介质;水热力耦合模型;正冻土;理论构架中图分类号:TU445文献标识码:A文章编号:
3、1000-4548(2002)02-0213-05作者简介:陈飞熊(1972-),男,四川邻水人,博士,主要从事岩土工程和冻土力学方面的研究与计算机仿真分析工作。1,21,22CHENFei2xiong,LINing,CHENGGuo2dong(1.Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an710048,China;2.StateKeyLab.ofFrozenSoilEng.,ColdandAridRegionsEnvironmentalandEngineeringResearchInstitute,CAS,Lanzh
4、ou730000,China)Abstract:Basedontheequilibrium,continuityandenergyprinciplesofthemulti2phaseporousmedium,theheat2moisture2deformation(HMD)coupledtheoreticalframeisestablishedforthefreezingsoilinthispaper,withtheconsiderationoftheforceinteractionbetweenthesoilskeletonandicepa
5、rticle,andtheenergyjumpbehaviorsduringthephase2changingbetweeniceandwater.TheproposedmodelismoreadvancedthanthecommonlyusedHydrodynamicmodels,Rigid2icemodelsandThermomechanicalmodels.Keywords:multi2phaseporousmedium;heat2moisture2deformationcouplingmodel;freezingsoil;theore
6、ticalframe苗天德等从热力学、混合物理论角度出发,建立起X[14]1引言固、液两相介质带相变的水、热二场耦合模型,可模我国西部广大寒区的众多工程冻害问题本质上是拟水分迁移与热质迁移二场的耦合机制。Duquennoi[15]多孔多相介质带相变的固、液、气、热耦合问题,到目前提出了热力学水、热、力三场耦合模型,并由Fre2[16]为止,国内外众多学者提出了各种冻土的水、热、力耦mond&Mikkoa进一步发展完善,该模型从热力学角合模型,主要可归纳为经验与半经验模型、流体动力学度出发,以多孔多相介质的混合物理论为基础,建立起模型、刚冰模型
7、和热力学模型五大类。冻土微元体中土、冰、水三相介质的质量守恒、能量守[1][2][3]Harlan,Sheppard,Jansson&halldin,Fuk2恒及熵不等式,从而进一步提出了多相介质相应的自[4][5][6,7]uda,Fukuda&Nakagawa,Guymon等学者在非饱由能和耗散能表达式与多相介质本构方程。该模型考和土中水分迁移与非完全冻结土中水分迁移理论分析虑了有冻胀、水热迁移与水分冻结引起的孔隙吸力,可的基础上,通过简化假定,把复杂的冻土冻胀融沉机理以模拟水、热、力耦合过程,但该模型不能很好描述冻的综合影响因素简单地归
8、结在冻土中未冻水含量随温土的成冰机制,且模型中众多参数的物理意义不明确,度的关系上,提出了冻土中热质迁移与水分迁移相互无法确定,限制了该模型的进一步发展和应用。作用
