寒区冻土工程在极端气候下面临挑战，土壤温度变化威胁工程结构稳定和安全，准确预测温度变化对工程安全至关重要。由于土壤冻结涉及材料相变，模拟预测中会出现非连续问题，基于连续性假设的热传导模型和局部偏微分方程的传统数值方法在求解该类问题时常产生奇异性。为此，本文引入近场动力学微分算子（PDDO），将经典连续介质力学中的偏微分方程转化为非局部积分形式，并基于热焓法建立相变热传导模型。选取不同近场范围模拟二维热传导过程并与解析解进行对比，确定在近场范围δ=3Δx时具有较高精度。选取不同相变材料模拟二维相变材料热传导过程，准确地模拟出相变材料在热传导过程中的温度变化以及材料相变过程。最后模拟了不同冻结温度下二维土体的冻结过程，准确捕捉到了相变温度并明显展现出相变温度平台。证实了本文提出的基于近场动力学的土冻结过程热传导模拟方法可以在给定条件下准确预测冻土温度变化。
寒区冻土工程在极端气候下面临挑战，土壤温度变化威胁工程结构稳定和安全，准确预测温度变化对工程安全至关重要。由于土壤冻结涉及材料相变，模拟预测中会出现非连续问题，基于连续性假设的热传导模型和局部偏微分方程的传统数值方法在求解该类问题时常产生奇异性。为此，本文引入近场动力学微分算子（PDDO），将经典连续介质力学中的偏微分方程转化为非局部积分形式，并基于热焓法建立相变热传导模型。选取不同近场范围模拟二维热传导过程并与解析解进行对比，确定在近场范围δ=3Δx时具有较高精度。选取不同相变材料模拟二维相变材料热传导过程，准确地模拟出相变材料在热传导过程中的温度变化以及材料相变过程。最后模拟了不同冻结温度下二维土体的冻结过程，准确捕捉到了相变温度并明显展现出相变温度平台。证实了本文提出的基于近场动力学的土冻结过程热传导模拟方法可以在给定条件下准确预测冻土温度变化。
寒区冻土工程在极端气候下面临挑战，土壤温度变化威胁工程结构稳定和安全，准确预测温度变化对工程安全至关重要。由于土壤冻结涉及材料相变，模拟预测中会出现非连续问题，基于连续性假设的热传导模型和局部偏微分方程的传统数值方法在求解该类问题时常产生奇异性。为此，本文引入近场动力学微分算子（PDDO），将经典连续介质力学中的偏微分方程转化为非局部积分形式，并基于热焓法建立相变热传导模型。选取不同近场范围模拟二维热传导过程并与解析解进行对比，确定在近场范围δ=3Δx时具有较高精度。选取不同相变材料模拟二维相变材料热传导过程，准确地模拟出相变材料在热传导过程中的温度变化以及材料相变过程。最后模拟了不同冻结温度下二维土体的冻结过程，准确捕捉到了相变温度并明显展现出相变温度平台。证实了本文提出的基于近场动力学的土冻结过程热传导模拟方法可以在给定条件下准确预测冻土温度变化。
利用热平衡积分法求出了一类伴有相变的一维热传导方程在具有稳定地中热源条件下的融化深度Xpb与所用的时间t的关系,并根据Alaska北极Barrow地区的冻土与融湖资料,摄动深度δ与Xpb的比,ξ为25,进而用所得解求得了融湖下底部冻土融化深度随时间变化的曲线。
以热平衡积分法为工具,求出了一类伴有相变的一维热传导方程在具有稳定热源条件下的近似解析解,并根据Alaska北极Barrow地区的冻土与融湖资料,用所得解析解求得了3 000年内融湖下冻土融化深度与时间的关系.
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.
以相变热传导理论为基础，利用实测路面温度资料计算了多年冻土路基中冻土上限的变化趋势，认为上限的稳定是一个时间相当长的过程．人为上限在目前条件下仍在下降，从现在的１２ｃｍ／ａ下降至５０ａ后的５ｃｍ／ａ，届时上限深度将达到９４ｍ（从路面起计算）．
以相变热传导理论为基础，利用实测路面温度资料计算了多年冻土路基中冻土上限的变化趋势，认为上限的稳定是一个时间相当长的过程．人为上限在目前条件下仍在下降，从现在的１２ｃｍ／ａ下降至５０ａ后的５ｃｍ／ａ，届时上限深度将达到９４ｍ（从路面起计算）．
以相变热传导理论为基础，利用实测路面温度资料计算了多年冻土路基中冻土上限的变化趋势，认为上限的稳定是一个时间相当长的过程．人为上限在目前条件下仍在下降，从现在的１２ｃｍ／ａ下降至５０ａ后的５ｃｍ／ａ，届时上限深度将达到９４ｍ（从路面起计算）．
以相变热传导理论为基础，利用实测路面温度资料计算了多年冻土路基中冻土上限的变化趋势，认为上限的稳定是一个时间相当长的过程．人为上限在目前条件下仍在下降，从现在的１２ｃｍ／ａ下降至５０ａ后的５ｃｍ／ａ，届时上限深度将达到９４ｍ（从路面起计算）．