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昼夜温差循环对黄土土柱水汽迁移影响机制与数值模拟研究
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作者 胡梦玲 王治文 +2 位作者 陈豪 宫建华 匡智彬 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2572-2582,共11页
为明确昼夜温差循环作用对不透水汽覆盖层下黄土土柱水汽迁移的影响机制,以我国西北地区的黄土为研究对象,搭建水汽迁移土柱模型试验装置,开展边界加热条件下土柱水汽迁移试验,获得了有覆盖层情况下土柱温湿度分布规律;并采用COMSOL数... 为明确昼夜温差循环作用对不透水汽覆盖层下黄土土柱水汽迁移的影响机制,以我国西北地区的黄土为研究对象,搭建水汽迁移土柱模型试验装置,开展边界加热条件下土柱水汽迁移试验,获得了有覆盖层情况下土柱温湿度分布规律;并采用COMSOL数值软件建立水热耦合土柱水汽迁移计算模型,模拟了夏季30 d昼夜温差循环作用导致覆盖层下土柱湿化现象,进一步预测了60 d昼夜温差循环作用对土柱湿度的影响。研究结果表明:白天持续加热使土柱温度升高,温度沿深度从高到低基本呈线性分布,夜晚停止加热12 h后,土柱温度会降低到接近初始温度,土柱中部温度略高于顶部和底部。含水率方面,在顶部封闭条件下,土柱顶部含水率在昼夜温差作用下不断往复变化,白天持续加热作用使土柱顶部含水率减小,最大减幅为1.5%,夜间低温因锅盖效应含水率增大,最大增幅为1.4%;除顶部外,土柱上部含水率大于初始含水率,最大增幅接近3%;下部小于初始含水率,最大减幅为1.9%。从模拟结果可知,第30 d和第60 d土柱含水率变化基本趋于稳定,分别在白天加热结束时刻和夜晚停止加热结束时刻处于动态平衡;进一步分析可得到覆盖层下路基湿化将导致路基性能劣化,诱发开裂和下沉等病害。研究结果对于保障道路长期安全稳定性具有重要意义。 展开更多
关键词 昼夜温差循环作用 水汽迁移 土柱模型 水热耦合 数值模拟
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