土冻结过程中的水分迁移、积聚是冻害形成的关键环节，至今仍是冻土物理学研究的前沿和重要课题。二十世纪七八十年代冻土水分迁移研究黄金时代以后，长期未有经典理论和科学认知的重大突破，冻土水分迁移中涉及的许多机理性问题和关键瓶颈难题至今仍不能准确回答，尚存在很多争议和认识上的不足，现有研究成果在实际工程中的应用并不令人完全满意。因其性质的易变性、微观性和突变性，冻结相变区（冻结缘）仍是冻土水热输运研究中的一个“黑箱”。研究评述了冻土水分迁移驱动力与迁移过程相关研究的发展历程、主要研究进展与现状；分析了孔隙水压力、土水势驱动冻土水分迁移的物理原理和基本规律，综述了孔隙水压力、土水势的理论表征与试验测试等方面的最新进展、认知现状与主要科学问题；分析了三种流行的冻土水分迁移理论，即毛细水迁移理论、薄膜水迁移理论和水汽迁移理论；总结了制约冻土水分迁移科学认知突破的关键瓶颈难题，展望了未来研究的重点和方向。认为未来的研究应加强仪器设备的改进、研发与新技术引入，重点关注冻土水分迁移驱动力的物理本质和精准监测，强化冻土水分迁移的微观过程及机制认识，需从非平衡态热力学的视角关注热质输运与冰-水相变过程，注重工...
土冻结过程中的水分迁移、积聚是冻害形成的关键环节，至今仍是冻土物理学研究的前沿和重要课题。二十世纪七八十年代冻土水分迁移研究黄金时代以后，长期未有经典理论和科学认知的重大突破，冻土水分迁移中涉及的许多机理性问题和关键瓶颈难题至今仍不能准确回答，尚存在很多争议和认识上的不足，现有研究成果在实际工程中的应用并不令人完全满意。因其性质的易变性、微观性和突变性，冻结相变区（冻结缘）仍是冻土水热输运研究中的一个“黑箱”。研究评述了冻土水分迁移驱动力与迁移过程相关研究的发展历程、主要研究进展与现状；分析了孔隙水压力、土水势驱动冻土水分迁移的物理原理和基本规律，综述了孔隙水压力、土水势的理论表征与试验测试等方面的最新进展、认知现状与主要科学问题；分析了三种流行的冻土水分迁移理论，即毛细水迁移理论、薄膜水迁移理论和水汽迁移理论；总结了制约冻土水分迁移科学认知突破的关键瓶颈难题，展望了未来研究的重点和方向。认为未来的研究应加强仪器设备的改进、研发与新技术引入，重点关注冻土水分迁移驱动力的物理本质和精准监测，强化冻土水分迁移的微观过程及机制认识，需从非平衡态热力学的视角关注热质输运与冰-水相变过程，注重工...
土冻结过程中的水分迁移、积聚是冻害形成的关键环节，至今仍是冻土物理学研究的前沿和重要课题。二十世纪七八十年代冻土水分迁移研究黄金时代以后，长期未有经典理论和科学认知的重大突破，冻土水分迁移中涉及的许多机理性问题和关键瓶颈难题至今仍不能准确回答，尚存在很多争议和认识上的不足，现有研究成果在实际工程中的应用并不令人完全满意。因其性质的易变性、微观性和突变性，冻结相变区（冻结缘）仍是冻土水热输运研究中的一个“黑箱”。研究评述了冻土水分迁移驱动力与迁移过程相关研究的发展历程、主要研究进展与现状；分析了孔隙水压力、土水势驱动冻土水分迁移的物理原理和基本规律，综述了孔隙水压力、土水势的理论表征与试验测试等方面的最新进展、认知现状与主要科学问题；分析了三种流行的冻土水分迁移理论，即毛细水迁移理论、薄膜水迁移理论和水汽迁移理论；总结了制约冻土水分迁移科学认知突破的关键瓶颈难题，展望了未来研究的重点和方向。认为未来的研究应加强仪器设备的改进、研发与新技术引入，重点关注冻土水分迁移驱动力的物理本质和精准监测，强化冻土水分迁移的微观过程及机制认识，需从非平衡态热力学的视角关注热质输运与冰-水相变过程，注重工...
土体冻融过程中的未冻水动态变化与冰-水相变过程密切相关，是冻融过程中非饱和土研究的重要基础。利用在线控温以及分层扫描的核磁共振新技术直观测试冻融过程中非饱和砂土的未冻水含量。结合T2分布曲线（曲线上不同的T2值对应着孔隙水类别特性，曲线下方的面积对应试样水分含量）在冻融过程中的峰值大小和峰面积数据反演土体中含水量的大小与赋存的位置，而曲线的峰形态以及弛豫范围（各峰起始值以及终止值）等信息反演不同类型水分（吸附水与毛细水）以及土体结构的分布。在处理试验结果时，首先依据测试得到的冻结温度划分试样冻结区与未冻区。冻结区与未冻区未冻水含量及其孔隙变化差异明显，究其原因是冰水相变与水分迁移。在土样冻结区域冰水相变占主导地位，水分主要由未冻区向冻结锋面附近的e、f层迁移。首先以中大孔隙中毛细水迁移为主，其次以小孔隙中的吸附水迁移为辅。依据水相变成冰体积增大和孔隙体积占比数据分析可知，冻结区微小孔隙会在冻结过程中连通形成中大孔隙；而在未冻区水分迁移占主导地位。未冻区受固结作用中大孔隙压缩形成为小孔隙。试验过程中冻结锋面附近的e、f层孔隙变化最为剧烈。
土体冻融过程中的未冻水动态变化与冰-水相变过程密切相关，是冻融过程中非饱和土研究的重要基础。利用在线控温以及分层扫描的核磁共振新技术直观测试冻融过程中非饱和砂土的未冻水含量。结合T2分布曲线（曲线上不同的T2值对应着孔隙水类别特性，曲线下方的面积对应试样水分含量）在冻融过程中的峰值大小和峰面积数据反演土体中含水量的大小与赋存的位置，而曲线的峰形态以及弛豫范围（各峰起始值以及终止值）等信息反演不同类型水分（吸附水与毛细水）以及土体结构的分布。在处理试验结果时，首先依据测试得到的冻结温度划分试样冻结区与未冻区。冻结区与未冻区未冻水含量及其孔隙变化差异明显，究其原因是冰水相变与水分迁移。在土样冻结区域冰水相变占主导地位，水分主要由未冻区向冻结锋面附近的e、f层迁移。首先以中大孔隙中毛细水迁移为主，其次以小孔隙中的吸附水迁移为辅。依据水相变成冰体积增大和孔隙体积占比数据分析可知，冻结区微小孔隙会在冻结过程中连通形成中大孔隙；而在未冻区水分迁移占主导地位。未冻区受固结作用中大孔隙压缩形成为小孔隙。试验过程中冻结锋面附近的e、f层孔隙变化最为剧烈。
土体冻融过程中的未冻水动态变化与冰-水相变过程密切相关，是冻融过程中非饱和土研究的重要基础。利用在线控温以及分层扫描的核磁共振新技术直观测试冻融过程中非饱和砂土的未冻水含量。结合T2分布曲线（曲线上不同的T2值对应着孔隙水类别特性，曲线下方的面积对应试样水分含量）在冻融过程中的峰值大小和峰面积数据反演土体中含水量的大小与赋存的位置，而曲线的峰形态以及弛豫范围（各峰起始值以及终止值）等信息反演不同类型水分（吸附水与毛细水）以及土体结构的分布。在处理试验结果时，首先依据测试得到的冻结温度划分试样冻结区与未冻区。冻结区与未冻区未冻水含量及其孔隙变化差异明显，究其原因是冰水相变与水分迁移。在土样冻结区域冰水相变占主导地位，水分主要由未冻区向冻结锋面附近的e、f层迁移。首先以中大孔隙中毛细水迁移为主，其次以小孔隙中的吸附水迁移为辅。依据水相变成冰体积增大和孔隙体积占比数据分析可知，冻结区微小孔隙会在冻结过程中连通形成中大孔隙；而在未冻区水分迁移占主导地位。未冻区受固结作用中大孔隙压缩形成为小孔隙。试验过程中冻结锋面附近的e、f层孔隙变化最为剧烈。
高山草甸区域内道路冻胀、翻浆等病害大量发生,水分迁移是产生冻胀翻浆病害的主要原因。为了研究初始含水率、细颗粒含量及入流通量对非冻结路基土中水分迁移的影响。依托拉妥至芒康公路改建工程,进行室内试验。结果表明:当土体处于最佳含水率时,不同细颗粒含量的土样毛细水上升高度不同;在一定细颗粒含量范围内,土体总入流量及入流通量随细颗粒含量的增加而增大;当初始含水率为11%时,细颗粒含量为19%的土样总入流量随时间变化曲线表现为"S"形,而细颗粒含量为22%的土样却表现为拱形,说明土样总入流量随时间变化曲线随着细颗粒含量的增加,土样同样出现滞后现象。土体总入流量及入流通量与初始含水率成反比,总入流量随时间变化曲线由拱形变化为"S"形。结果表明高山草甸区的最低路基填筑高度控制在1.5 m以上,能有效防治路基冻胀翻浆。研究成果可对西藏高山草甸区公路建设与养护提供科学的依据和指导意义。
高山草甸区域内道路冻胀、翻浆等病害大量发生,水分迁移是产生冻胀翻浆病害的主要原因。为了研究初始含水率、细颗粒含量及入流通量对非冻结路基土中水分迁移的影响。依托拉妥至芒康公路改建工程,进行室内试验。结果表明:当土体处于最佳含水率时,不同细颗粒含量的土样毛细水上升高度不同;在一定细颗粒含量范围内,土体总入流量及入流通量随细颗粒含量的增加而增大;当初始含水率为11%时,细颗粒含量为19%的土样总入流量随时间变化曲线表现为"S"形,而细颗粒含量为22%的土样却表现为拱形,说明土样总入流量随时间变化曲线随着细颗粒含量的增加,土样同样出现滞后现象。土体总入流量及入流通量与初始含水率成反比,总入流量随时间变化曲线由拱形变化为"S"形。结果表明高山草甸区的最低路基填筑高度控制在1.5 m以上,能有效防治路基冻胀翻浆。研究成果可对西藏高山草甸区公路建设与养护提供科学的依据和指导意义。
高山草甸区域内道路冻胀、翻浆等病害大量发生,水分迁移是产生冻胀翻浆病害的主要原因。为了研究初始含水率、细颗粒含量及入流通量对非冻结路基土中水分迁移的影响。依托拉妥至芒康公路改建工程,进行室内试验。结果表明:当土体处于最佳含水率时,不同细颗粒含量的土样毛细水上升高度不同;在一定细颗粒含量范围内,土体总入流量及入流通量随细颗粒含量的增加而增大;当初始含水率为11%时,细颗粒含量为19%的土样总入流量随时间变化曲线表现为"S"形,而细颗粒含量为22%的土样却表现为拱形,说明土样总入流量随时间变化曲线随着细颗粒含量的增加,土样同样出现滞后现象。土体总入流量及入流通量与初始含水率成反比,总入流量随时间变化曲线由拱形变化为"S"形。结果表明高山草甸区的最低路基填筑高度控制在1.5 m以上,能有效防治路基冻胀翻浆。研究成果可对西藏高山草甸区公路建设与养护提供科学的依据和指导意义。
λ鉴于毛细理论和薄膜水理论只考虑一种水分迁移机制,难以全面合理揭示土体冻胀机理。根据毛细水和薄膜水在孔隙中的赋存特征,提出以孔径D=0.1μm或横向弛豫时间T2=2.5 ms作为毛细水和薄膜水的判别条件。基于流体动力学和热力学基本原理,分别建立了薄膜水迁移驱动力、广义Clapeyron方程力学和毛细–薄膜水迁移驱动力模型,给出了压力变量和吸力变量之间的换算系数λ;模型分析表明,冻结大孔在弯曲冰–水界面处产生一集中吸力,驱使未冻孔隙中的毛细水和薄膜水向冻结大孔内部迁移;其迁移路径为:未冻孔隙中的毛细水和颗粒表面薄膜水→弯曲冰–水界面→冻结大孔内壁薄膜水。最后,根据粉土在冻结过程中的低场–核磁共振试验,证明了毛细水和薄膜水的分界线,并验证了毛细–薄膜水分迁移模型及迁移路径的正确性。