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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,土体冻结过程中的 盐分迁移,1,含盐冻土的研究意义,含盐土冻结的研究现状,土壤体系中水、热、盐耦合的探讨,2,研究意义,实际意义,:,含盐冻土区的铁路路基的热物理,性质不仅与土体本身有关,同时还因地基水分场、温度场及盐分场随外界动态变化,增加了铁路路基评价的复杂性。作为青藏铁路路基设计的基本依据,对含盐土研究是必要的。,3,科学意义:,土体中的水分场、温度场、盐分场是相互耦合的,研究各场的耦合作用机理是对冻土学的发展。,研究意义,4,盐胀,盐分迁移的外观表现,由于温差变化与蒸发作用,含盐土体中较暖区内土壤水的溶液饱和浓度相对较高,于是形成浓度梯度,驱使盐分的迁移聚集重结晶,导致土体积增大,即盐胀现象的产生。,5,土体冻结过程中盐分迁移研究现状,盐分迁移机理研究,盐胀机理研究,预报盐胀的有关模型,6,1.盐分迁移机理研究,迁移方向:,在水溶液和良渗透性介质中,冻结过程中盐分从正冻区向未冻区迁移;在渗透性较差的粘性土中,冻结过程中盐分迁移的总方向是由未冻区指向正冻区。,7,2.盐胀机理的研究,物质基础:,盐分的存在及迁移聚集,基本条件:,水气蒸发,外界条件:,低温作用,8,影响土体盐胀的基本因素,土 (soil),水 (water),温度 (temperature),盐 (salt),荷载 (load),2,.盐胀机理的研究,9,3.预报盐胀的有关模型,通过室内进行模拟试验利用数理统计、正交回归分析建立,10,:盐胀率(%),:含水量,:氯化钠含量,:硫酸钠含量,:初始干容重,:为上覆荷载,3.预报盐胀的有关模型,11,3.预报盐胀的有关模型,T= 19 .90 6 - 0 .5 8 1 + 2 .5 3 2 - 0 .5 92,T 起胀温度 ( ), Na Cl含量 ( % ), Na,SO,含量 ( % ), 含水量 ( % ),12,土壤体系中水、热、盐耦合的探讨,13,基本假定,忽略土体中的化学作用 ;,无外荷载的作用;,不考虑汇源项;,不考虑生物作用;,14,土壤水热盐耦合系统,水分运移,热质转化,溶质迁移,土壤中任意一点的水分运移、热质转换、溶质迁移相互关联,相互作用,从而形成一个复杂的水热盐耦合系统。,15,1.水分运移,忽略土中水汽迁移量,从土壤水势能理论出发,依据质量守恒原理和水分迁移的Darcy定律,导出土壤在冻融过程中水分运动方程:,16,式中,:,土壤含水量及水密度, 时间, 土壤水在水分梯度下的扩散率,土壤含冰量及冰密度,水分驱动力,T ,温度,土壤中结晶水含量,17,2.热质转化,忽略热对流效应,依据热量守恒原理,热传导定律以及相变原理,建立温度场方程:,18,式中,:,土壤热容量, 相变潜热, 冰密度, 冰的含量, 土壤热导率,结晶水及溶质的结晶潜热,结晶体密度,19,3.溶质迁移,瞬态情况下浓度和溶质通量随时间而变化,遵循质量守恒定律:,20,式中:, 溶质的水动力弥散系数, 液态水中盐分的浓度,(其余符号意义同前),结晶体水分子数,水的摩尔质量,21,小结,水分场方程,温度场方程,溶质场方程,22,判定条件:,冻结条件,盐结晶条件,23,下一步工作计划,修改、完善模型,参数的获取,模型理论计算及实验验证,24,敬请批评指正!,25,
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