【摘 要】
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"锅盖效应"是指水分在不透水覆盖层下产生富集的现象。现场观测结果表明,"锅盖效应"往往发生在地下水位较深的干旱、半干旱地区,能够导致覆盖层下土体含水率大幅度提高甚至达到饱和。另一方面,基于现有非饱和土水热气耦合迁移理论的数值计算仅能使覆盖层下土体含水量少量增加,特别是在地下水位较深时,表层含水量增加微乎其微,因此,现有理论无法给出"锅盖效应"的合理解释。针对"锅盖效应"的内在机理,本文提出了一个新
【机 构】
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中南大学土木工程学院,湖南长沙410075;中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室,湖南长沙410075
【出 处】
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非饱和土的应力— 强度理论与变形特性学术研讨会
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"锅盖效应"是指水分在不透水覆盖层下产生富集的现象。现场观测结果表明,"锅盖效应"往往发生在地下水位较深的干旱、半干旱地区,能够导致覆盖层下土体含水率大幅度提高甚至达到饱和。另一方面,基于现有非饱和土水热气耦合迁移理论的数值计算仅能使覆盖层下土体含水量少量增加,特别是在地下水位较深时,表层含水量增加微乎其微,因此,现有理论无法给出"锅盖效应"的合理解释。针对"锅盖效应"的内在机理,本文提出了一个新的解释:非饱和冻土水汽迁移成冰,水分以冰的形式存储在覆盖层下,并且成冰过程促进土体内的水汽迁移。基于该论断,本文提出了考虑蒸发、冷凝和冻结三个相变过程的非饱和冻土水热气耦合迁移的数学模型,实现数值化和模型校验,并开发了一套综合研究非饱和冻土内气态水迁移的试验仪器。一系列的试验结果表明,气态水补给成冰过程可造成覆盖层下水分大量富集,室内再现了"锅盖效应"的形成过程。基于提出的数学模型,数值计算结果表明温度梯度下的气态水迁移并成冰会造成覆盖层下土体接近饱和含水率。由于现行工程设计多考虑防水隔水,很少考虑防气隔气,因此,在寒旱地区进行工程建设时,需对"锅盖效应"的产生条件和危害足够重视。
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