冻土薄膜水压-吸单元模型的建立及试验验证

作者：陈汉青; 程桦; 曹广勇; 蔡海兵; 荣传新; 姚直书

来源：岩土力学, 2021, 42(09): 2480-2488.

DOI：10.16285/j.rsm.2020.1749

• 薄膜水
• 压-吸单元模型
• 表面吸附力
• 分凝冰
• 水分迁移速度

为统一水分迁移的源动力,在薄膜水液压驱动力模型和表面吸附力模型的基础上,构建出薄膜水压-吸单元模型。模型分析表明,在净吸力与实际液压(或理论吸力与实际冰压)的双重作用下,产生表面吸附力,驱使水分沿基质表面切向迁移。鉴于表面吸附力与边界条件无关,对任意形式未冻水均成立,因此为水分迁移的统一源动力。据此,将压-吸单元模型引入到冻结缘理论中,发现实际冰压决定分凝冰形成的温度和位置,理论吸力决定水分迁移方向,而表面吸附力决定水分迁移速度。将Konrad试验中的主要参数代入该表面吸附力方程,发现即使温度梯度从0.10℃/cm增加到0.67℃/cm,试样高度从6.4 cm增加到28.0 cm,只要分凝冻结温度和上覆压力保持不变,表面吸附力始终恒定在-23 kPa,从而验证了该表面吸附力方程的正确性。总之,该模型的建立对完善现有冻胀理论与指导工程实践均具有重要的理论价值和现实意义。

• 单位
  安徽理工大学; 安徽建筑大学; 安徽大学