在干旱與半干旱的西北地區(qū),淺層黃土大面積暴露于大氣環(huán)境之中,在蒸發(fā)作用下會使土體水分、表層溫度發(fā)生動態(tài)變化,導致土體內部含水量及溫度重新分布,從而對黃土的物理力學特性產(chǎn)生重要影響,使得土體結構、承載條件下的應力狀態(tài)等發(fā)生改變,研究蒸發(fā)作用下土體水分運移過程,可為黃土地區(qū)蒸發(fā)引起的工程病害的機理分析提供理論支撐。本文以蘭州地區(qū)重塑非飽和黃土為研究對象,通過室內試驗研究蒸發(fā)條件下非飽和黃土試樣水分運移規(guī)律,采用控制變量法進行不同環(huán)境溫度、不同風速、不同初始含水率、不同壓實度下非飽和黃土水分蒸發(fā)試驗,探討蒸發(fā)過程中土體含水率變化及各因素對土體蒸發(fā)速率及累積蒸發(fā)量的影響規(guī)律;并在室內試驗基礎上,利用HYDRUS-1D軟件建立一維垂向土體水熱耦合運移數(shù)學模型,用試驗數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進行率定以及參數(shù)敏感性分析,并將模擬的結果與實測結果進行對比評價,以保證模型參數(shù)的合理性與有效性,數(shù)值模型能較好地預測蒸發(fā)條件下非飽和黃土水分運移現(xiàn)象,然后進行了溫度、風速、初始含水率影響下及溫度梯度作用下土體水分運移數(shù)值模擬分析。主要研究成果如下:（1）環(huán)境溫度對土樣含水率的影響規(guī)律與土樣深度、蒸發(fā)時段和參考溫度均有關... 

【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

有限差分網(wǎng)格

蘭州交通大學碩士學位論文-17-只能在豎向運移，保證桶內土體處于一維蒸發(fā)狀態(tài)。④每組試驗共配置5個平行樣，與此同時再放一個水樣桶在箱體內，再將制備好的試樣桶及水樣桶連同電子稱（精度0.01g）一起放入PRX-600C型智能人工氣候箱中（控溫精度0.1℃）見圖3.4所示，在特定的試驗條件下進行土體水分蒸發(fā)，試驗期間每天9:00打開機器，17:00將其關閉，每兩個小時通過電子稱讀取試樣桶的質量和水桶的質量，并用萬用表通過溫度傳感器測定土體不同深度處的溫度。⑤在試驗進行到第5d，8d，11d，13d，15d的17:00各取一個土樣，沿其深度方向從上到下每隔3cm取一個土樣，用烘干法測定不同深度處的含水率。⑥按照上述步驟，在PRX-600C型智能人工氣候箱中進行非飽和黃土水分蒸發(fā)試驗。該PRX-600C型智能人工氣候箱容積600L，外形尺寸1400×680×1650mm，內部尺寸1240×540×960mm，在主控制板中可控制溫度、相對濕度、光照等級，PRX-600C型智能人工氣候箱的結構示意圖見圖3.5，其具體技術指標如下：(1)溫度：控溫范圍：0~50℃（國家行業(yè)標準10~40℃），波動度：≤±1.5℃，偏差≤±1.5℃，不均勻度≤±1.5℃。(2)相對濕度：控濕范圍：50%~90%RH（可擴增到30%~95%RH），波動度：≤±5%RH，偏差±5%RH~±7%RH（國家行業(yè)標準）。(3)光照度：額定光照度：0~22000LX，相對光照控制范圍：四級（0、1、2、3、4額定光照度）。(4)電壓：220V/50HZ。(5)功率：1050W。圖3.1制備土樣圖3.2土樣密封靜置

蘭州交通大學碩士學位論文-17-只能在豎向運移，保證桶內土體處于一維蒸發(fā)狀態(tài)。④每組試驗共配置5個平行樣，與此同時再放一個水樣桶在箱體內，再將制備好的試樣桶及水樣桶連同電子稱（精度0.01g）一起放入PRX-600C型智能人工氣候箱中（控溫精度0.1℃）見圖3.4所示，在特定的試驗條件下進行土體水分蒸發(fā)，試驗期間每天9:00打開機器，17:00將其關閉，每兩個小時通過電子稱讀取試樣桶的質量和水桶的質量，并用萬用表通過溫度傳感器測定土體不同深度處的溫度。⑤在試驗進行到第5d，8d，11d，13d，15d的17:00各取一個土樣，沿其深度方向從上到下每隔3cm取一個土樣，用烘干法測定不同深度處的含水率。⑥按照上述步驟，在PRX-600C型智能人工氣候箱中進行非飽和黃土水分蒸發(fā)試驗。該PRX-600C型智能人工氣候箱容積600L，外形尺寸1400×680×1650mm，內部尺寸1240×540×960mm，在主控制板中可控制溫度、相對濕度、光照等級，PRX-600C型智能人工氣候箱的結構示意圖見圖3.5，其具體技術指標如下：(1)溫度：控溫范圍：0~50℃（國家行業(yè)標準10~40℃），波動度：≤±1.5℃，偏差≤±1.5℃，不均勻度≤±1.5℃。(2)相對濕度：控濕范圍：50%~90%RH（可擴增到30%~95%RH），波動度：≤±5%RH，偏差±5%RH~±7%RH（國家行業(yè)標準）。(3)光照度：額定光照度：0~22000LX，相對光照控制范圍：四級（0、1、2、3、4額定光照度）。(4)電壓：220V/50HZ。(5)功率：1050W。圖3.1制備土樣圖3.2土樣密封靜置

【參考文獻】：
期刊論文
[1]非飽和黃土水分蒸發(fā)溫度效應試驗研究[J]. 張映梅,夏瓊,王旭,張延杰,李建東,何隴霞.  人民黃河. 2020(05)
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[3]一維水分運移模型水力參數(shù)敏感性分析[J]. 劉明明,段磊,張琛,宋浩,呂婷婷,霍世璐.  中國農(nóng)村水利水電. 2019(05)
[4]甘肅黑方臺黃土水分運移規(guī)律模擬[J]. 石蘭君,喬曉英,曾磊,趙貴章.  干旱區(qū)研究. 2018(04)
[5]溫度變化條件下重塑黃土水分遷移試驗[J]. 葉萬軍,劉忠祥,楊更社,趙志鵬.  煤田地質與勘探. 2017(04)
[6]大氣作用下非飽和黃土路基濕度變化及影響因素研究[J]. 孫金龍.  內蒙古公路與運輸. 2017(03)
[7]考慮風速影響的土表蒸發(fā)計算方法[J]. 滕繼東,單鋒,張升,童軍.  巖土工程學報. 2018(01)
[8]鄱陽湖典型洲灘濕地水分補排關系[J]. 林歡,許秀麗,張奇.  湖泊科學. 2017(01)
[9]土體水分蒸發(fā)研究進展[J]. 歐陽斌強,唐朝生,王德銀,徐士康,施斌.  巖土力學. 2016(03)
[10]水文模型參數(shù)敏感性分析方法評述[J]. 宋曉猛,張建云,占車生,王小軍,劉翠善.  水利水電科技進展. 2015(06)

博士論文
[1]非等溫條件下土壤水熱耦合遷移數(shù)值模擬研究[D]. 任榮.太原理工大學 2018
[2]非飽和黃土結合水特性及水分遷移問題研究[D]. 李彥龍.西安建筑科技大學 2015

碩士論文
[1]一維非飽和土壤熱濕遷移規(guī)律及數(shù)值模擬研究[D]. 郭毅.太原理工大學 2019
[2]關中盆地水面蒸發(fā)及其影響因素研究[D]. 聶雄.長安大學 2018
[3]都蘭盆地包氣帶水分運移規(guī)律研究[D]. 陳帥.中國地質大學(北京) 2018
[4]大氣作用下非飽和黃土路基濕度變化及影響因素研究[D]. 孫金龍.蘭州交通大學 2016
[5]非飽和黃土水汽遷移規(guī)律的試驗研究及數(shù)值分析[D]. 閆玉闖.西安建筑科技大學 2014



本文編號：3354902