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本文以广西南宁典型河流冲积相粘性土为研究对象,制作了3m(长)×2.3m(高)×1.6m(宽)的实体模型。利用环境发生器,通过模拟环境温度、环境相对湿度等气象环境因素,观测在温度、湿度改变的条件下,土体模型内温度场、湿度场的分布与变化规律;同时对温度、湿度改变条件下,土体的变形进行观测和描述;在实体模型试验的基础上利用FLAC软件进行数值模拟,与实体模型试验数据进行对比分析。
土体内热量的传递、温度的变化受环境温度影响。环境温度较高的情况下,土体内温度变化速率较快。试验结果显示,环境温度对土体内温度场的影响深度约为0.8m,在10℃~40℃变温情况下,土体表面0.5m内温度变化幅度较大;0.5m以下随着深度的增加,温度的滞后效应逐渐明显。
环境温度变化对土体内温度场、湿度场的变化有较大影响。环境温度改变对土体内部湿度场的影响深度约为0.5m,在表面制作隔水边界条件下,经试验监测,土体内水份迁移使土体含水量变化幅度最大为3.5%。
数值模拟中影响土体温度传导的最主要因素为土体热传导系数,它取决于土壤的颗粒组成、化学成份、干容重、湿度等物理指标。不同含水量情况下的热传导系数通过试验测定,并用于数值模拟,通过试验间接实现温度与湿度的耦合。
通过此次模型试验和数值模拟,积累了一些经验,进行了数据分析,对今后的模型试验以及研究具有指导与借鉴意义。