【目的】季節(jié)性凍土地區(qū)的土壤在冬季氣溫降低時(shí)凍結(jié),春季氣溫回升時(shí)融化。水分遷移是導(dǎo)致土體發(fā)生凍脹的根本原因,嚴(yán)重危害到渠道、公路、鐵路、橋梁等工程結(jié)構(gòu)的安全與使用壽命,為減少工程結(jié)構(gòu)凍害問題的產(chǎn)生,對(duì)凍土中水分遷移問題進(jìn)行研究�！痉椒ā繌乃诌w移的基本概念、現(xiàn)象、試驗(yàn)方法、變化規(guī)律及影響因素等方面對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)土體凍融過程中水分遷移的研究進(jìn)行了總結(jié)與歸納�！窘Y(jié)果】對(duì)目前研究中存在的問題與不足進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)今后季節(jié)凍土區(qū)的水分遷移的研究方向進(jìn)行了展望�！窘Y(jié)論】目前學(xué)者們關(guān)于水分遷移的研究已取得了巨大的成就,但仍存在一些問題,如在進(jìn)行水分遷移試驗(yàn)時(shí)未全面體現(xiàn)自然條件的影響、建立耦合模型時(shí)參數(shù)的確定方法不夠精準(zhǔn)、在進(jìn)行水分遷移影響因素試驗(yàn)時(shí)考慮因素較為單一,無法全面揭示水分遷移機(jī)理等。 

【文章來源】：灌溉排水學(xué)報(bào). 2020,39(S1)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

季凍區(qū)渠道開裂、上抬現(xiàn)象

在鹽漬土地區(qū)，溫度梯度作用下凍結(jié)帶的土水勢(shì)會(huì)逐漸降低，使得水分不斷向凍層遷移。同時(shí)，鹽分也隨水分向凍結(jié)鋒面遷移。來年春季融化時(shí)，土體又在地表的蒸發(fā)作用下將冬季凍結(jié)時(shí)累積在凍層中的鹽分向地表大量聚集形成堆積，使地表含鹽量急劇增加，產(chǎn)生土壤鹽漬化現(xiàn)象[11]，使工程發(fā)生融陷、鹽脹、腐蝕等現(xiàn)象，圖3為土壤鹽漬化對(duì)水工建筑物造成的破壞[12]。在實(shí)際的工程中，季節(jié)性凍土區(qū)中因水分遷移造成的問題還有很多，如大壩面板的破壞、樁基的破壞、鐵路、隧道的凍脹破壞等等。2 水分遷移現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀

對(duì)水分遷移過程及其驅(qū)動(dòng)力的深入理解是揭示土體凍脹機(jī)理的前提[14]。針對(duì)水分遷移驅(qū)動(dòng)力問題的研究，在1885年，前蘇聯(lián)學(xué)者提出了毛細(xì)管作用力理論，之后Taber等[13]提出了結(jié)晶力理論。Beskow等[15]提出了細(xì)顆粒中薄膜水的遷移理論，認(rèn)為不對(duì)稱的土顆粒外圍未凍水膜導(dǎo)致了不平衡的滲透壓力。隨著土水勢(shì)概念的提出，Harlan[16]通過Clausius-Clapeyron方程來求取土水勢(shì)，認(rèn)為土水勢(shì)梯度是水分遷移驅(qū)動(dòng)力。Taylor等[17]利用改進(jìn)后的Harlan水熱耦合模型對(duì)未凍水的遷移過程進(jìn)行了模擬，揭示了未凍水量梯度是水分遷移的驅(qū)動(dòng)力。Horiguchi[18]提出水分遷移的驅(qū)動(dòng)力是由溫度梯度和壓力梯度共同作用產(chǎn)生的。溫智等[19]采用pF-meter基質(zhì)勢(shì)傳感器對(duì)土凍結(jié)過程中的土壤基質(zhì)勢(shì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，認(rèn)為水分遷移的驅(qū)動(dòng)力是基質(zhì)勢(shì)。然而，該研究缺乏數(shù)據(jù)的支撐與驗(yàn)證。薛珂等[20]在此基礎(chǔ)上，利用微型化后的pF-meter基質(zhì)勢(shì)傳感器進(jìn)行了單向凍結(jié)試驗(yàn)，深入分析了凍土在凍結(jié)時(shí)基質(zhì)勢(shì)對(duì)水分遷移的影響，揭示了凍土在凍融循環(huán)過程中基質(zhì)勢(shì)對(duì)液態(tài)水?dāng)?shù)量變化過程的影響及內(nèi)在聯(lián)系。上述研究主要以初始含水率均勻的土樣為對(duì)象，但實(shí)際情況中極少有土體的初始含水率是完全均勻分布的，試驗(yàn)結(jié)果與自然條件下的實(shí)際狀態(tài)必然有所偏差�；诖耍顝埖萚21]開展了土體含水率非均勻分布的非飽和土在不同含水率梯度作用下的水分遷移試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)含水率梯度越大，水分遷移量越多，說明土體中的水分遷移同樣具有不均勻性。由于凍土水分遷移機(jī)理較為復(fù)雜，且學(xué)者們開展的試驗(yàn)與實(shí)際情況仍存在差距，所以以上假設(shè)仍不能很好的揭示水分遷移現(xiàn)象的驅(qū)動(dòng)力，目前普遍被認(rèn)同并接受的理論是土水勢(shì)梯度是凍土發(fā)生水分遷移的驅(qū)動(dòng)力。2.1.2 水分遷移耦合模型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]冰透鏡體生長(zhǎng)機(jī)制及水熱力耦合凍脹特性研究[D]. 季雨坤.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2019
[2]季節(jié)凍土水分遷移模型研究[D]. 李楊.吉林大學(xué) 2008
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碩士論文
[1]季節(jié)性凍土區(qū)封閉式路基結(jié)構(gòu)水熱穩(wěn)定性數(shù)值模擬[D]. 張文清.蘭州交通大學(xué) 2018
[2]寧夏引黃灌區(qū)小型U形混凝土襯砌渠道凍脹監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析[D]. 呂步錦.寧夏大學(xué) 2016



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