为了深入研究积雪覆盖边界条件下的土壤水分迁移规律,通过冬季野外土壤水分观测试验,利用土壤水动力学理论,建立了稳定积雪覆盖条件下季节性冻土水分迁移模型。研究结果表明,积雪覆盖土壤比裸地平均地温高出1℃,土壤体积含水率(土壤剖面0～100cm内)高出2%,体现了积雪覆盖不仅能够阻碍土壤热量散失,而且能保持土壤墒情;建立的水分迁移模型能够精准的模拟积雪覆盖条件下冻结土壤水分迁移动态,其相对平均误差仅为3.51%。研究结果对于丰富和完善冻土水分迁移理论,解决春旱和冬小麦"冷拔"等问题具有重要的理论和实践意义。
利用有限差分方法,分析隧道联络通道结构施工时混凝土水化热对人工冻结形成的冻土帷幕的影响。混凝土水化热的释放使得混凝土内温度急剧上升,之后受冻土帷幕低温和混凝土永久支护边界散热的影响,温度逐渐下降。混凝土水化热大量释放期间,冻土帷幕局部升温并融化,相界面移动迅速,并达到最大值。之后温度回落,经过几天的降温后,冻土开始回冻,冻土帷幕回冻速度比较缓慢。分析结果表明,常见的盾构隧道联络通道结构浇注的混凝土始终不会进入负温状态,混凝土不会因为冻土帷幕低温影响遭受冻害。
以Alaska北极美国Barrow气象观测站的地温观测资料和土壤热物理参数为基础,以伴有相变问题的一维热传导方程的有限差分法为工具,在考虑和忽略未冻水2种情形下模拟了Barrow地区0.29,0.50和1.0 m深处的地温值,并与观测值进行了比较.计算结果表明,未冻水对冻土热状况数值模拟结果有很大影响.
基于冻土的蠕变特性和本构方程,应用FLAC3D程序进行了基坑开挖的数值计算。计算结果表明,基坑开挖暴露时间对其变形有较大的影响;增大冻土墙厚度可以有效的控制基坑的变形量;数值模拟结果为冻土墙设计与施工提供科学的依据。
