封閉系統單向凍結淤泥質黏土水分遷移特性研究

作者：唐益群,趙文強,周潔

摘要：高含水率飽和淤泥質軟黏土在封閉系統中由凍結引起的土體內部水分遷移是影響其凍脹速率的重要因素。為揭示冷端溫度對沿海軟黏土水分遷移特性的影響,采用上海第四系濱海-淺海相淤泥質黏土,在-5~-20℃冷端溫度條件下開展了封閉系統單向凍結試驗,測定了試樣凍脹量及沿著溫度梯度方向的試樣溫度,得到了凍結鋒面高度隨凍結時間的發展規律、引起水分遷移的臨界溫度梯度、水分遷移入流通量及入流速率。結果表明:試樣凍結鋒面高度是關于凍結時間的函數,其擬合公式形如X(t)=t(at+b)-1;凍結區內溫度梯度降低至臨界溫度梯度是水分遷移起始的判據,隨著冷端溫度的降低,臨界溫度梯度線性增大;水分入流速率隨凍結時間的延長先增大后減小,水分入流通量-凍結時間曲線隨冷端溫度的降低由"S型"逐漸趨于線性;結合臨界溫度梯度-冷端溫度關系式和凍結鋒面高度-凍結時間擬合公式,可預測某一冷端溫度條件下封閉系統單向凍結過程中試樣內部水分遷移的起始時刻。以上試驗結果有助于推進封閉系統單向凍結過程中高含水率軟土水分遷移特性的定量研究,為沿海軟土地區凍結法施工中凍脹量預警提供重要參考依據。

發文機構：同濟大學土木工程學院

關鍵詞：冷端溫度封閉系統單向凍結淤泥質黏土水分遷移Cooling temperatureClosed systemUnidirectional freezingMucky clayMoisture migration

分類號： P642.14[天文地球—工程地質學]