近年來,我國新疆地區(qū)建設(shè)了大量的輸水渠道。但是新疆大部分地區(qū)屬于季節(jié)性凍土區(qū)域,導(dǎo)致渠道發(fā)生嚴(yán)重的凍脹破壞,這影響了下游供水側(cè)人民的生產(chǎn)生活。新疆地區(qū)海拔較低,地溫偏高,所以可利用碎石層的“熱半導(dǎo)體”效應(yīng),將渠底下部高溫進(jìn)行利用,從而提高渠道兩邦的渠基溫度,減小渠基凍深,改善凍脹破壞情況。據(jù)此,本文對渠基土質(zhì)填料以及碎石填料進(jìn)行了單向凍結(jié)試驗(yàn):應(yīng)用不同的補(bǔ)水條件,對不同的地下水位進(jìn)行模擬,分析了溫度場和水分場的變化,討論了顆粒填料的粒徑大小對溫度提升效果的影響,并基于水熱耦合理論,建立了含有碎石換填槽的渠道的有限元模型,通過對該模型的數(shù)值分析,為碎石換熱技術(shù)的工程應(yīng)用提出了建設(shè)性意見。主要工作成果如下:（1）進(jìn)行了渠基土的單向凍結(jié)試驗(yàn),通過試驗(yàn)得出在不同補(bǔ)水條件下土體溫度場、水分場的變化,結(jié)果表明:土體在降溫過程中,開始降溫速率較大,土體快速降溫,隨后降溫速率降低,土體溫度趨于穩(wěn)定。土體在補(bǔ)水條件下凍深明顯增大,并且頂部溫度明顯下降。土壤水分遷移受凍結(jié)鋒面影響,凍結(jié)鋒面到達(dá)前水分遷移明顯,凍結(jié)鋒面過后未凍水含量基本保持不變。（2）完成了不同粒徑碎石填料在不同補(bǔ)水條件下的單向凍結(jié)試驗(yàn),比... 

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 凍土水熱遷移研究進(jìn)展
        1.2.2 多孔介質(zhì)傳熱以及應(yīng)用研究進(jìn)展
    1.3 本文主要內(nèi)容
        1.3.1 學(xué)術(shù)構(gòu)想與思路:
        1.3.2 本文研究的主要內(nèi)容:
第二章 渠基土室內(nèi)凍結(jié)水熱研究
    2.1 引言
    2.2 影響土壤水分遷移的主要因素
    2.3 單向凍結(jié)試驗(yàn)裝置
    2.4 土壤凍結(jié)水熱試驗(yàn)
        2.4.1 土壤填料的參數(shù)以及性能指標(biāo)
        2.4.2 土壤凍結(jié)水熱試驗(yàn)方案
    2.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析
        2.5.1 溫度場分析
        2.5.2 水分場分析
        2.5.3 試驗(yàn)現(xiàn)象
    2.6 本章小結(jié)
第三章 碎石換填料凍結(jié)試驗(yàn)水汽熱研究
    3.1 引言
    3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
    3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
        3.3.1 溫度場分析
        3.3.2 碎石樣試驗(yàn)補(bǔ)水量
        3.3.3 補(bǔ)水條件下碎石樣內(nèi)部濕度變化
        3.3.4 試驗(yàn)現(xiàn)象
    3.5 碎石換填對于溫度的改善
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于Comsol Multiphysics碎石換填渠道的水熱數(shù)值模擬
    4.1 引言
    4.2 COMSOL Multiphysics模擬軟件介紹
    4.3 物理場耦合控制方程及定解條件
        4.3.1 土壤水熱耦合方程
        4.3.2 碎石樣內(nèi)氣體流動(dòng)基本方程
        4.3.3 定解條件
    4.4 COMSOL Multiphysics模型建立
        4.4.1 計(jì)算模型及其邊界條件
        4.4.2 計(jì)算參數(shù)
    4.5 計(jì)算結(jié)果分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]冰蓋輸水襯砌渠道冰凍破壞統(tǒng)一力學(xué)模型[J]. 葛建銳,王正中,牛永紅,王羿,肖旻,劉銓鴻,江浩源.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2020(01)
[2]新疆北疆某供水渠道凍脹融沉變形性狀分析[J]. 周富強(qiáng),吳艷,戴燦偉,朱明遠(yuǎn),孟波.  水利水電技術(shù). 2019(12)
[3]川藏鐵路季節(jié)性粗顆粒凍土邊坡水熱過程模擬[J]. 梁樹,謝強(qiáng),趙文,葉唐進(jìn),蔣良文.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2019(06)
[4]不同潤濕性土壤對滲流傳熱影響的LBM模擬[J]. 張達(dá),李素芬,尚妍,東明.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2019(03)
[5]凍土導(dǎo)熱系數(shù)測試和計(jì)算現(xiàn)狀分析[J]. 陳之祥,李順群,夏錦紅,馮彥芳,劉志鋒.  建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2019(02)
[6]寒區(qū)輸水渠道襯砌與凍土相互作用的凍脹破壞試驗(yàn)研究[J]. 王羿,王正中,劉銓鴻,肖旻.  巖土工程學(xué)報(bào). 2018(10)
[7]路基土體“鍋蓋效應(yīng)”的數(shù)值模擬分析[J]. 宋二祥,羅爽,孔郁斐,李鵬.  巖土力學(xué). 2017(06)
[8]鍋蓋效應(yīng)水分遷移規(guī)律分析[J]. 羅汀,陳含,姚仰平,王乃東,韓劍,馬梓棋,李成志.  工業(yè)建筑. 2016(09)
[9]北疆渠道基土鹽-凍脹特性的試驗(yàn)研究[J]. 蔡正銀,吳志強(qiáng),黃英豪,魏雁冰.  水利學(xué)報(bào). 2016(07)
[10]非飽和土水氣遷移與相變:兩類“鍋蓋效應(yīng)”的發(fā)生機(jī)理及數(shù)值再現(xiàn)[J]. 滕繼東,賀佐躍,張升,盛岱超.  巖土工程學(xué)報(bào). 2016(10)

博士論文
[1]季節(jié)凍土水分遷移模型研究[D]. 李楊.吉林大學(xué) 2008
[2]利用多孔介質(zhì)局部非熱平衡理論研究透壁式通風(fēng)管路基的溫度特性[D]. 蔣武軍.中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所） 2005

碩士論文
[1]冬季輸水混凝土襯砌渠道防凍脹措施研究[D]. 魏鵬.石河子大學(xué) 2019
[2]新疆近50a地溫變化特征及其對氣候變化的響應(yīng)[D]. 賈效祿.新疆師范大學(xué) 2011



本文編號：3647073