检索结果-内蒙古大学图书馆

中国科学：地球科学 2014年第6期44卷 1572-1587页

作者：王爱文谢正辉 XiaoBing FENG 田向军秦佩华中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京信息科技大学理学院中国科学院大学地球科学学院 Department of Mathematics University of Tennessee Knoxville TN 37996 USA

土壤的冻结和融化是土壤内部的重要物理过程,其冻融界面位置的移动影响土壤水热特性以及陆面和大气之间的水分能量交换,从而对陆面水热过程产生重要影响.本研究将土壤冻结和融化问题归结为考虑水热耦合的多运动边界问题,利用局部自适应... 详细信息

土壤的冻结和融化是土壤内部的重要物理过程,其冻融界面位置的移动影响土壤水热特性以及陆面和大气之间的水分能量交换,从而对陆面水热过程产生重要影响.本研究将土壤冻结和融化问题归结为考虑水热耦合的多运动边界问题,利用局部自适应变网格法进行数值离散,发展了考虑冻结和融化界面位置的移动对水热过程影响的土壤水热耦合模型.该模型基于陆面模式分层结构的敏感性试验表明:它能同时连续地追踪多个冻融界面,克服了等温线法在同一土壤层不能同时模拟多个冻融界面的困难,比高分辨率情形下的计算效率提高数倍且计算稳定.利用站点观测对土壤冻融界面的位置、土壤温度和未冻水含量所进行的模拟验证,进一步表明了该模型的合理性以及应用于陆面过程模式的模拟潜力.

关键词：冻融界面水热耦合模型运动边界问题

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季冻区矿山排土场粗粒土冻融界面剪切性能研究

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金属矿山 2018年第12期47卷 150-156页

作者：陈国良牛富俊穆彦虎陈涛李国玉杨晗西藏华泰龙矿业开发有限公司西藏拉萨850001 中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000 冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

随着我国西部矿产资源的大力开发,季节冻融作用对于高寒高海拔地区矿山排土场的稳定性影响问题日益突出。以西藏某高海拔多金属矿山排土场为研究对象,利用可控温大型直剪仪开展了排土场粗粒土在全融状态下和冻融交界面的剪切试验,并考... 详细信息

随着我国西部矿产资源的大力开发,季节冻融作用对于高寒高海拔地区矿山排土场的稳定性影响问题日益突出。以西藏某高海拔多金属矿山排土场为研究对象,利用可控温大型直剪仪开展了排土场粗粒土在全融状态下和冻融交界面的剪切试验,并考察砾粒组含量对两种状态下粗粒土剪切强度的影响。结果表明:对于全融粗粒土,其剪切应力—剪切位移曲线呈现应变硬化特征,而冻融交界面剪切应力—剪切位移曲线呈现应变软化特征。同一砾粒组含量条件下,相对于融土,冻融交界面抗剪强度约是其2倍,主要原因体现在两方面:一是冻融界面处冰的胶结作用增加了土体的粘聚强度,试验条件下这一贡献量值约在50～60 kPa;二是冻融界面处水分的润滑作用有所减弱导致滑动摩擦增加,且粗颗粒表面的冰包裹作用增强了颗粒之间脱离咬合的咬合摩擦,因此其内摩擦强度同样大于融土。随砾粒组含量增加,融土、冻融界面黏聚力显著减小,而内摩擦角显著增加,但相较于融土,冻融界面处黏聚力减小幅度较小而内摩擦角增加幅度较大。

关键词：排土场粗粒土冻融界面大型直剪季冻区

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模拟冻融界面的冻土模型实验研究

模拟冻融界面的冻土模型实验研究

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作者：吴海燕西南交通大学

学位级别：硕士

冻土在我国分布广泛。随着青藏铁路的修建，不管是施工期还是运营期，多年冻土带来的工程问题必须予以重视。冻土对路基和工程结构的影响主要来自其活动层。不论垂向衔接多年冻土还是垂向不衔接多年冻土，冻土活动层都存在一个向下发展... 详细信息

冻土在我国分布广泛。随着青藏铁路的修建，不管是施工期还是运营期，多年冻土带来的工程问题必须予以重视。冻土对路基和工程结构的影响主要来自其活动层。不论垂向衔接多年冻土还是垂向不衔接多年冻土，冻土活动层都存在一个向下发展变化的冻融界面。冻融界面属于典型的固—液相变界面，所以可以利用声电转换的方法来确定其位置。本实验旨在构建一个合理的可模拟冻融界面的冻土模型，为探讨利用声电转换的方法来检验冻土冻融界面的位置以及活动层的厚度的实验室研究奠定基础。本文围绕设计并制作模拟冻融界面的冻土模型展开研究。主要包括：土样分析、模型设计与制作、观测平台设计、模型声电效应观测四个部分。由于模型实验研究属于模拟方法，所以对相似模拟做了简单介绍。根据建立模型遵循的三个原则，分析了青藏高原冻土区的地温状况及影响因素，并对取自多年冻土区的冻土土样进行了物理试验和化学全分析。由于土样中既有土，又有岩，所以对土和岩分别进行物理试验和化学全分析。对于土样，测定其密度、含水量、比重、颗粒分析、液限、塑限、单轴抗压强度共七个参数；对于岩样，测定其吸水率、饱和吸水率、声波速度。论文的重点是探讨如何正确设计、制作两个模型：固定冻融界面的冻土模型和变化冻融界面的冻土模型，并利用温度监测和声电效应观测两种方法验证模型制作的正确性，其判断标准是二者应具一致符合性。设计方面，主要考虑了模型的结构、冻土体的尺寸以及模型的温度控制。制作方面，则考虑了一些技巧性问题，诸如冻土体表面平整、电极的打孔埋设等。观测平台在模型实验中起着重要作用。对于温度监测，设计并制作了一个可同步采集八个热电阻温度信息并自动实时记录的观测系统。声—声测量和声—电测量基于同一观测平台，只是所使用的接收传感器不一样。该观测系统能进行高分辨率、高采样率和多次叠加的数据采集。模型的实验结果表明，声—电观测能很好的与温度监测相符，也证明了声电观测在确定冻土冻融界面方面具有实际意义。

关键词：冻土模型冻融界面相似模拟温度监测声电转换

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冻土冻融界面的震电信号实验研究

冻土冻融界面的震电信号实验研究

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作者：张欣西南交通大学

学位级别：硕士

我国是一个冻土分布广泛的国家,随着经济发展,越来越多的建筑物需要构筑在冻土上,冻土冻融界面的监测无论是在前期的设计,施工以及日后的维护中都具有重要的意义。目前对冻土冻融界面的观测手段主要有坑探,插钎,预先埋设一定数量的传感... 详细信息

我国是一个冻土分布广泛的国家,随着经济发展,越来越多的建筑物需要构筑在冻土上,冻土冻融界面的监测无论是在前期的设计,施工以及日后的维护中都具有重要的意义。目前对冻土冻融界面的观测手段主要有坑探,插钎,预先埋设一定数量的传感器等等。存在着费时费力,成本高,难以大面积连续勘探等等缺点。随着近年来震电效应研究的不断发展,震电效应在产生机理和实验研究手段方面的不断完善,为探讨利用震电效应监测冻土冻融界面提供了条件。本文首先对国内外冻土的研究概况做了一个简介。其次,讨论了超声波物理模拟方法在本研究中的应用,超声波物理模拟广泛应用于地球物理的实验研究中,各种理论和实验方法都比较成熟,有很多成功的经验可供借鉴。接下来在前人所做工作的基础上,进一步完善了冻土冻融界面震电效应模型的结构,使之更加合理和接近实际情况。冻土模型的设计和改进是本研究的一个难点,要保证模型的尺寸大小满足实验要求,以及冻融界面的稳定,根据震电效应产生的机理,离子在界面上的积聚和双电层的形成需要一定的时间,根据国外的研究结果表明,理想情况下,形成时间大约为四至五个小时左右,所以在本实验中,冻融界面稳定的时间定在6～8个小时左右,是比较合理的。在此基础上,解决了电极埋设,声源选型和位置,信号采集系统等问题,并在实验过程中不断完善,取得了较好的效果。在足够的第一手数据的基础上,整理分析实验数据并对冻土冻融界面震电信号的特征进行了探讨,对比相关的研究成果,论证了冻融界面震电效应的存在。并采用震电方法在野外条件下对青藏高原冻土进行了观测,对实地情况下震电信号的特点进行了分析,做了一些有益的尝试。

关键词：冻土冻融界面震电效应

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短时冻融条件下残积土与冻融界面抗剪强度衰减规律对比分析

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水利与建筑工程学报 2024年第3期22卷 66-72页

作者：姚晓琴张豪杰阙云廖炜明福州大学至诚学院福建福州350002 福州大学土木工程学院福建福州350108 福建领航建设集团有限公司福建龙岩366200

为了分析短时冻融对浅层边坡稳定性造成的影响,揭示短时冻融条件下残积土和冻融界面抗剪强度损伤规律,通过盐水降低冰点实现冻融界面,进行不同冻融条件下快剪试验。试验结果表明:冻融主要损伤发生在前3次冻融循环过程中,含水率为21.5%... 详细信息

为了分析短时冻融对浅层边坡稳定性造成的影响,揭示短时冻融条件下残积土和冻融界面抗剪强度损伤规律,通过盐水降低冰点实现冻融界面,进行不同冻融条件下快剪试验。试验结果表明:冻融主要损伤发生在前3次冻融循环过程中,含水率为21.5%时损伤最大,残积土和冻融界面的黏聚力损伤分别为41%和22%,内摩擦角为14%和10%,约占趋于稳定时的85%。黏聚力的损伤程度大于内摩擦角,且随含水率的增大而增大。冻融循环对残积土和冻融界面的强度及强度指标的影响差异随含水率增大、循环次数增加、冷端温度增大而增大。冻融作用对残积土的强度指标损伤程度均较冻融界面大,且强度指标均随着冻融次数增多呈指数衰减趋势。

关键词：短时冻土残积土冻融界面抗剪强度指标

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基于强度折减法和冻融界面理论的块石护坡铁路路基稳定性分析

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水利与建筑工程学报 2020年第5期18卷 67-73页

作者：侯彦东叶泽国周凤玺兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

为进一步明确气候转暖情景下多年冻土区块石护坡铁路路基边坡在块石荷载作用下的稳定性,文章基于块石气冷路基模型计算得到温度场,通过Surfer及AutoCAD软件后处理后得到含冻融界面的几何模型。将其导入有限元数值计算软件,分别赋予不同... 详细信息

为进一步明确气候转暖情景下多年冻土区块石护坡铁路路基边坡在块石荷载作用下的稳定性,文章基于块石气冷路基模型计算得到温度场,通过Surfer及AutoCAD软件后处理后得到含冻融界面的几何模型。将其导入有限元数值计算软件,分别赋予不同土层随温度变化的力学参数,采用匹配了Mohr-Columb准则的D-P准则下的强度折减法,分别计算了高温多年冻土区块石护坡在运营第5年、20年和50年时的安全稳定系数。结果表明:不考虑冻融界面情形下,路基边坡潜在破坏模式为路基内部整体破坏;而考虑冻融界面情形下,路基边坡潜在破坏模式为黏性土处冻融界面处局部破坏。最后,通过与之前学者的研究结果对比,发现考虑冻融界面情形下,路基边坡安全系数与路基热稳定性呈正相关,计算结果较为合理。

关键词：多年冻土区折减系数法冻融界面安全系数

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基于冻融界面对路基土体抗剪强度的影响研究

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湖南交通科技 2017年第3期43卷 91-93页

作者：邓爱平湖南常德路桥建设集团有限公司湖南常德415000

土的抗剪强度是反映土体对外界荷载产生的剪应力的极限抵抗能力的力学指标,以湖南地区某路基工程为背景,主要研究了不同冻融循环次数以及不同含水量条件下,土体冻融界面处的抗剪强度,得出冻融界面强度随影响因素的损伤程度,为地区性路... 详细信息

土的抗剪强度是反映土体对外界荷载产生的剪应力的极限抵抗能力的力学指标,以湖南地区某路基工程为背景,主要研究了不同冻融循环次数以及不同含水量条件下,土体冻融界面处的抗剪强度,得出冻融界面强度随影响因素的损伤程度,为地区性路基施工边坡失稳计算提供参考依据。

关键词：路基工程粉质粘土冻融界面抗剪强度含水率

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季冻区土坡冻融界面土体的抗剪强度参数衰减

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黑龙江工程学院学报 2013年第3期27卷 28-32页

作者：葛琪何岩陈瑶黑龙江工程学院土木与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150050 黑龙江大学建筑工程学院黑龙江哈尔滨150090

季节冰冻区土质边坡在春融期经常发生浅层滑坡,现象表明:一般情况春融期滑坡面位于冻融土体交界面处,冻融界面处的土体抗剪强度直接影响该地区土坡稳定性。设计不同配比材料形成冻融界面的抗剪强度模型试验,得到对应不同土体含水量以及... 详细信息

季节冰冻区土质边坡在春融期经常发生浅层滑坡,现象表明:一般情况春融期滑坡面位于冻融土体交界面处,冻融界面处的土体抗剪强度直接影响该地区土坡稳定性。设计不同配比材料形成冻融界面的抗剪强度模型试验,得到对应不同土体含水量以及冻融循环次数条件下的剪应力,计算出不同含水量和不同冻融次数条件下对应的c,φ值,依据试验结果提出冻融界面土体抗剪强度参数值随着含水量和冻融次数变化时的损伤模型。研究结果表明,抗剪强度参数随该两影响因素的增加而发生损伤。

关键词：道路工程损伤模型模拟试验冻融界面季节冰冻区

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寒区公路土质边坡冻融界面的抗剪强度试验

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交通科技与经济 2017年第1期19卷 39-41,45页

作者：葛琪李京子武鹤何岩侯润彤黑龙江工程学院土木与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150050 黑龙江工程学院计算机科学与技术学院黑龙江哈尔滨150050

季节冻土地区公路土质边坡在春季融化期经常发生浅层滑坡,对公路运输造成了严重的潜在威胁。冻融界面处的土体抗剪强度是发生滑坡的直接影响因素,采用不同的材料配比设计冻融界面的抗剪强度模型试验,该试验针对不同的土体含水量以及冻... 详细信息

季节冻土地区公路土质边坡在春季融化期经常发生浅层滑坡,对公路运输造成了严重的潜在威胁。冻融界面处的土体抗剪强度是发生滑坡的直接影响因素,采用不同的材料配比设计冻融界面的抗剪强度模型试验,该试验针对不同的土体含水量以及冻融循环次数进行剪应力测试,通过试验获得界面抗剪强度与冻融循环次数间的关系,基于数据得到冻融界面土体抗剪强度的损伤模型。考虑到正融土质边坡发生失稳破坏时其抗剪强度与土体内部的受力条件及边坡的几何尺寸有关,因此通过试验得到土体剪切强度后,可为评价季节冰冻区边坡稳定性提供直接数据参考,也可为季节冰冻区土质边坡的设计以及稳定性分析提供借鉴。

关键词：道路工程损伤模型冻融界面抗剪强度季节冰冻区

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考虑冻融界面动态变化的陆面过程模式

考虑冻融界面动态变化的陆面过程模式

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第33届中国气象学会年会

作者：高骏强谢正辉王爱文中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京信息科技大学理学院

土壤的冻结融化是其内部重要的物理过程。随着冻融界面的异动,土壤的水热特性以及陆气间的水热交换都会发生巨大变化,从而对陆面水热过程产生重要影响。因此,在陆面模式中准确表达冻融界面的动态变化及其对土壤水热过程的影响非常重要... 详细信息

土壤的冻结融化是其内部重要的物理过程。随着冻融界面的异动,土壤的水热特性以及陆气间的水热交换都会发生巨大变化,从而对陆面水热过程产生重要影响。因此,在陆面模式中准确表达冻融界面的动态变化及其对土壤水热过程的影响非常重要。在陆面模式CLM4.5(Community Land Model 4.5)中,已经加入了冻土参数化过程,但仍然缺乏冻融锋面(FTFs)的动态表示。本文首先运用双向stefan算法模拟冻融锋面变化,并与土壤热传输方程耦合,使用青藏高原D66站点观测数据进行试验,验证此方法应用于陆面模式的可行性。然后将冻融界面计算与陆面模式耦合,并进行了多年冻土(D66站点)和季节性冻土(黑河马莲滩站点)单点和中国区域的模拟评估。结果表明,此方法可以准确模拟冻融动态变化,克服插值数值方法造成的数值振荡,同时改善模式的模拟能力。针对中国区域与全球冻土分布过去30年的模拟表明,季节性冻土最大冻结深度呈整体下降趋势,多年冻土区活动层厚度呈上升趋势,这与全球气候变暖的大环境相吻合。

关键词：冻融界面陆面过程模式季节性冻土多年冻土

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