非飽和土氣態(tài)水遷移規(guī)律及其與液態(tài)水混合遷移的耦合計(jì)算.pdf

1、該論文進(jìn)行了非飽和土氣態(tài)水遷移的理論研究,得到非飽和土中氣態(tài)水遷移引起的含水量變化方程.進(jìn)而論文設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究了非飽和土中氣態(tài)水遷移的規(guī)律,考查了不同含水量梯度、不同含水量水平、不同密實(shí)度、不同遷移時間以及非飽和砂土和黃土這兩種不同土性條件下氣態(tài)水遷移量的大小,以及在上述不同條件下氣態(tài)水遷移量約占總混合遷移量的比例,使我們可以定性地判斷出非飽和土中氣態(tài)水遷移的重要性.實(shí)驗(yàn)揭示出:氣態(tài)水遷移量大小同時受含水量水平和含水量梯度大小的影響.當(dāng)一

2、端含水量一定時,增加含水量梯度,則氣態(tài)水遷移量增大;當(dāng)含水量梯度相近時,氣態(tài)水遷移量隨含水量不同可能相差很大,這種情況下當(dāng)較干段含水量特別小時,氣態(tài)水遷移量相對較大;密實(shí)度的大小對于氣態(tài)水遷移的影響并不明顯,但對液態(tài)水和氣態(tài)水的混合遷移有一定的影響,在相同的實(shí)驗(yàn)時間內(nèi),土體密實(shí)度較小,則混合遷移量相對較大;氣態(tài)水遷移完成速度較快,所需時間較短;液態(tài)水遷移完成速度較慢,所需時間較長.當(dāng)實(shí)驗(yàn)時間增長時,氣態(tài)水遷移量略有增長,而混合遷移量增長

3、較為明顯,這時遷移量的增加主要來源于液態(tài)水的遷移.氣態(tài)水遷移量占混合遷移量的比例數(shù)值表明,通常非飽和土水分遷移中氣態(tài)水遷移是不可忽視的.氣態(tài)水遷移量占混合遷移量比例數(shù)值與土性、含水量水平和含水量梯度有關(guān).對于同一種土,水源端自由水含量較小,而含水量梯度相對較大,則氣態(tài)水遷移量所占比例將越大;另外,隨著時間增長,氣態(tài)水遷移量所占比例有減小的趨勢.最后論文結(jié)合非飽和土氣態(tài)水遷移引起的含水量變化方程,推導(dǎo)了液態(tài)水遷移引起的含水量變化方程,提出

4、了非飽和土考慮氣態(tài)水和液態(tài)水混合遷移的計(jì)算方法,編制差分計(jì)算程序?qū)崿F(xiàn)了一維恒溫條件下液態(tài)水和氣態(tài)水的耦合計(jì)算,并將程序結(jié)合試驗(yàn)條件進(jìn)行了應(yīng)用,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較為吻合,表明了理論推導(dǎo)的可靠性和耦合計(jì)算思路的可行性.該論文還進(jìn)行了非飽和土中重力勢計(jì)量方法的討論,提出了重力勢的計(jì)量應(yīng)該與含水量(飽和度)有關(guān),應(yīng)表達(dá)為ψ<,g>=x(S<,r>)·mgh,而不能千篇一律地按照ψ<,g>=mgh來計(jì)算.但由于確定該表達(dá)式需要大量的實(shí)驗(yàn),該論文