为了研究极端温度变化条件下加筋土挡墙内部温度场变化特性及规律,以乌鲁木齐市某加筋土挡墙工程为背景,基于Plaxis有限元模型,在考虑太阳辐射边界温度效应的基础上,开展加筋土挡墙内部温度场变化特性研究。结果表明:加筋土挡墙内部温度变化与外部环境温度起伏关系密切,其内部等温线近似于双曲线;挡墙内部距面板3~4 m、墙顶结构2.0 m的区域为温度敏感区,随着填料热物理参数的提高,墙内温度敏感区水平宽度也随之增加;加筋土挡墙内部的平均温度梯度?TV变化量主要取决于外部温度的变化速率,但具有较高热物理参数的填料可以有效减小墙内平均温度梯度?TV;随着填料饱和度的增加,挡墙内部最大冻深线深度增大,当填料饱和度由0增长至0.2时,挡墙内部最大冻深增加幅度最大。
为了研究极端温度变化条件下加筋土挡墙内部温度场变化特性及规律,以乌鲁木齐市某加筋土挡墙工程为背景,基于Plaxis有限元模型,在考虑太阳辐射边界温度效应的基础上,开展加筋土挡墙内部温度场变化特性研究。结果表明:加筋土挡墙内部温度变化与外部环境温度起伏关系密切,其内部等温线近似于双曲线;挡墙内部距面板3~4 m、墙顶结构2.0 m的区域为温度敏感区,随着填料热物理参数的提高,墙内温度敏感区水平宽度也随之增加;加筋土挡墙内部的平均温度梯度?TV变化量主要取决于外部温度的变化速率,但具有较高热物理参数的填料可以有效减小墙内平均温度梯度?TV;随着填料饱和度的增加,挡墙内部最大冻深线深度增大,当填料饱和度由0增长至0.2时,挡墙内部最大冻深增加幅度最大。
为了研究极端温度变化条件下加筋土挡墙内部温度场变化特性及规律,以乌鲁木齐市某加筋土挡墙工程为背景,基于Plaxis有限元模型,在考虑太阳辐射边界温度效应的基础上,开展加筋土挡墙内部温度场变化特性研究。结果表明:加筋土挡墙内部温度变化与外部环境温度起伏关系密切,其内部等温线近似于双曲线;挡墙内部距面板3~4 m、墙顶结构2.0 m的区域为温度敏感区,随着填料热物理参数的提高,墙内温度敏感区水平宽度也随之增加;加筋土挡墙内部的平均温度梯度?TV变化量主要取决于外部温度的变化速率,但具有较高热物理参数的填料可以有效减小墙内平均温度梯度?TV;随着填料饱和度的增加,挡墙内部最大冻深线深度增大,当填料饱和度由0增长至0.2时,挡墙内部最大冻深增加幅度最大。
为提高冻土模型试验对现场实际的反映程度,基于模型与原型之间的相似关系,提出了一种制备热学参数满足相似原理的模型土方法。首先,根据傅里叶方程、第三边界条件和相似理论推导出了土体冻结过程中热学参数相似准则,并依照Johansen的导热系数广义几何平均计算方法列出了模型土应满足的3个方程。在此基础上,选用高密度聚乙烯、标准砂、活性炭粉制备模型土并模拟了天津地区某粉质黏土冻结过程温度变化。根据高密度聚乙烯、标准砂、活性炭粉和天津地区粉质黏土的导热系数、比热和密度实测值,结合模型土的三个配比方程确定了模型土的相态组成。分别将配制好的模型土以及粉质黏土用于模型试验和原型试验,并将实测温度值进行了对比,验证了模型土配置方法的有效性。该研究对于冻土温度场的跨尺度预测具有借鉴意义。
为提高冻土模型试验对现场实际的反映程度,基于模型与原型之间的相似关系,提出了一种制备热学参数满足相似原理的模型土方法。首先,根据傅里叶方程、第三边界条件和相似理论推导出了土体冻结过程中热学参数相似准则,并依照Johansen的导热系数广义几何平均计算方法列出了模型土应满足的3个方程。在此基础上,选用高密度聚乙烯、标准砂、活性炭粉制备模型土并模拟了天津地区某粉质黏土冻结过程温度变化。根据高密度聚乙烯、标准砂、活性炭粉和天津地区粉质黏土的导热系数、比热和密度实测值,结合模型土的三个配比方程确定了模型土的相态组成。分别将配制好的模型土以及粉质黏土用于模型试验和原型试验,并将实测温度值进行了对比,验证了模型土配置方法的有效性。该研究对于冻土温度场的跨尺度预测具有借鉴意义。
为提高冻土模型试验对现场实际的反映程度,基于模型与原型之间的相似关系,提出了一种制备热学参数满足相似原理的模型土方法。首先,根据傅里叶方程、第三边界条件和相似理论推导出了土体冻结过程中热学参数相似准则,并依照Johansen的导热系数广义几何平均计算方法列出了模型土应满足的3个方程。在此基础上,选用高密度聚乙烯、标准砂、活性炭粉制备模型土并模拟了天津地区某粉质黏土冻结过程温度变化。根据高密度聚乙烯、标准砂、活性炭粉和天津地区粉质黏土的导热系数、比热和密度实测值,结合模型土的三个配比方程确定了模型土的相态组成。分别将配制好的模型土以及粉质黏土用于模型试验和原型试验,并将实测温度值进行了对比,验证了模型土配置方法的有效性。该研究对于冻土温度场的跨尺度预测具有借鉴意义。
为分析寒区渠基黏土热参数的随机分布特征及概率分布模型,以寒区渠基黏土的导热系数为样本,结合经典分布拟合法、多项式逼近法、最大熵法和正态信息扩散法,分别对寒区渠基黏土热参数的概率分布规律进行了研究。首先通过分析热参数的离散性,并比较概率分布曲线、拟合检验值和累计概率分布值,对不同方法描述热参数随机性的优劣进行了评价;然后,基于寒区渠基黏土热学参数对温度的敏感性,提出了一个可以达到理想拟合精度的寒区渠基黏土热参数概率推断的区间取值标准。研究结果表明:寒区渠基黏土的热参数具有随机变量的特征;正态信息扩散法可以描述热参数样本的随机波动性;在4种方法中,正态信息扩散法的拟合精度最高。使用3.5σ法,将[μ-3.5σ,μ+3.5σ](μ为随机变量的均值,σ为标准差)作为概率函数推断时的取值区间,同时考虑偏度的影响,可使得累计概率值达到1.000 0的精度,能够较准确地推断热参数的概率分布函数。
为分析寒区渠基黏土热参数的随机分布特征及概率分布模型,以寒区渠基黏土的导热系数为样本,结合经典分布拟合法、多项式逼近法、最大熵法和正态信息扩散法,分别对寒区渠基黏土热参数的概率分布规律进行了研究。首先通过分析热参数的离散性,并比较概率分布曲线、拟合检验值和累计概率分布值,对不同方法描述热参数随机性的优劣进行了评价;然后,基于寒区渠基黏土热学参数对温度的敏感性,提出了一个可以达到理想拟合精度的寒区渠基黏土热参数概率推断的区间取值标准。研究结果表明:寒区渠基黏土的热参数具有随机变量的特征;正态信息扩散法可以描述热参数样本的随机波动性;在4种方法中,正态信息扩散法的拟合精度最高。使用3.5σ法,将[μ-3.5σ,μ+3.5σ](μ为随机变量的均值,σ为标准差)作为概率函数推断时的取值区间,同时考虑偏度的影响,可使得累计概率值达到1.000 0的精度,能够较准确地推断热参数的概率分布函数。
为分析寒区渠基黏土热参数的随机分布特征及概率分布模型,以寒区渠基黏土的导热系数为样本,结合经典分布拟合法、多项式逼近法、最大熵法和正态信息扩散法,分别对寒区渠基黏土热参数的概率分布规律进行了研究。首先通过分析热参数的离散性,并比较概率分布曲线、拟合检验值和累计概率分布值,对不同方法描述热参数随机性的优劣进行了评价;然后,基于寒区渠基黏土热学参数对温度的敏感性,提出了一个可以达到理想拟合精度的寒区渠基黏土热参数概率推断的区间取值标准。研究结果表明:寒区渠基黏土的热参数具有随机变量的特征;正态信息扩散法可以描述热参数样本的随机波动性;在4种方法中,正态信息扩散法的拟合精度最高。使用3.5σ法,将[μ-3.5σ,μ+3.5σ](μ为随机变量的均值,σ为标准差)作为概率函数推断时的取值区间,同时考虑偏度的影响,可使得累计概率值达到1.000 0的精度,能够较准确地推断热参数的概率分布函数。
颗粒的排列方式是影响冻土热参数的一个重要因素。为探究不同土颗粒排列形式下冻土热参数变化规律,从土微观角度对相体间排列形式及相体间热传递进行研究。冻土中土颗粒、水、冰、空气之间接触方式可分为同相体间接触和异相体间接触,接触方式影响土体热量传递效率。同相体间热量为等梯度传递;异相体间热量为非等梯度传递,而是沿着某条路径传递。依据土颗粒的两种空间排列方式,即松散排列与紧密排列并以此建立热传递模型,依据导热系数理论公式推导出基于土颗粒两种排列方式下的导热系数计算模型。空气在冻土未冻水中形成腔体,腔体的存在阻碍着热流的传递并在此基础上讨论空气含量对导热系数的影响。