黄荣富, 张宝磊, 史翰超

(1. 黑龙江省生态地质调查研究总院, 黑龙江 哈尔滨 150030;2. 黑龙江省水利水电集团有限公司, 黑龙江 哈尔滨 150001;3. 机械工业第九设计研究院有限公司, 吉林 长春 130011)

0 引言

通过实地调研发现,在渗流、冻融和外部荷载等因素作用下,黑龙江干流堤防内部结构会发生较大变化,融沉、冻胀,强度弱化等一系列不利现象也随之出现,造成了直接危及堤防安全的后果。因此,研究季节性冻土区堤防基的水分场、温度场及水分迁移变化规律,对于阐述堤顶公路破坏机理具有重要意义。

黑龙江干流堤防的环境系统独特,研究黑龙江干流堤防稳定,我们主要考虑了荷载、含水量以及冻融变化等方面。目前国内外学者研究范围主要涉及冻胀和荷载变化,如Harlan[1]于1973年首次提出了土水势梯度是水分迁移的驱动力的结论;随后Fremond等[2]、Lundrdini[3]、Konard等[4]深入系统地研究了热传导、水分迁移模型和热力学性质。徐学祖等[5]于20世纪60年代对水分迁移的驱动力进行了深入研究;毛雪松[6]建立了路基非稳态温度场控制方程;原国红[7]建立了水热耦合数学模型;李杨[8]得出了非饱和冻土水热耦合控制方程。本文通过一种水分迁移的新装置,建立室内堤防物理模型,分析冻土堤防的温度场、水分场变化情况,最后利用ANSYS进行模拟分析。

1 砂性土水分迁移试验研究

1.1 砂性土物理力学性质

试样取自黑龙江干流第三标段。为保证所取试样的代表性,取堤顶以下1.5 m的土柱,用DN20PVC管完整运送回实验室。……