【摘 要】
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非饱和土中的水-汽-热耦合运移是一个受多因素影响的复杂过程.利用重塑非饱和黄土填筑模型,通入一定压力的高温水蒸气,研究蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下重塑非饱和黄土中的热湿迁移规律,并利用模型试验边界条件,解得球形蒸汽源增湿非饱和黄土时水热运移主控方程的一组特解.结果表明:球形蒸汽源在非饱和黄土中运移时,水分和温度的迁移范围近似于椭球体.水蒸气沿径向运移时,随着蒸汽压逐渐消散,运移速率降低,温度传导速率减小.蒸汽压较大时,增湿速率、增湿范围和增湿程度都将增大;在有效增湿范围内,土体含水率在11％
【机 构】
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兰州交通大学土木工程学院,甘肃 兰州 730070;道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室,甘肃 兰州 730070;兰州交通大学土木工程学院,甘肃 兰州 730070
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非饱和土中的水-汽-热耦合运移是一个受多因素影响的复杂过程.利用重塑非饱和黄土填筑模型,通入一定压力的高温水蒸气,研究蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下重塑非饱和黄土中的热湿迁移规律,并利用模型试验边界条件,解得球形蒸汽源增湿非饱和黄土时水热运移主控方程的一组特解.结果表明:球形蒸汽源在非饱和黄土中运移时,水分和温度的迁移范围近似于椭球体.水蒸气沿径向运移时,随着蒸汽压逐渐消散,运移速率降低,温度传导速率减小.蒸汽压较大时,增湿速率、增湿范围和增湿程度都将增大;在有效增湿范围内,土体含水率在11％～17％间变化,接近土体的最优含水率,增湿效果较好;高温水蒸气在土体中的传热包括高温蒸汽传热和温度梯度引起的热传导,有效增湿范围内主要以高温蒸汽传热为主,温度迁移速率属于快速迁移阶段.有效增湿范围外以温度梯度引起的热传导为主,属于缓慢迁移阶段;实测值和计算值对比发现,代数显式解析特解能较好地反映试验中土体温度和含水率的变化规律.研究结果可为非饱和黄土中水热迁移和蒸汽增湿技术提供理论参考.
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