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增湿重塑非饱和黄土时水-热运移规律研究

李仁杰 王旭 张延杰 李建东 李泽源 任军楠

李仁杰,王旭,张延杰,等. 增湿重塑非饱和黄土时水-热运移规律研究[J]. 水利水运工程学报,2020(3):99-105 doi:  10.12170/20190415001
引用本文: 李仁杰,王旭,张延杰,等. 增湿重塑非饱和黄土时水-热运移规律研究[J]. 水利水运工程学报,2020(3):99-105 doi:  10.12170/20190415001
(LI Renjie, WANG Xu, ZHANG Yanjie, et al. Experimental study on the law of water-heat movement of remolded unsaturated loess humidified by steam[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(3): 99-105. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190415001
Citation: (LI Renjie, WANG Xu, ZHANG Yanjie, et al. Experimental study on the law of water-heat movement of remolded unsaturated loess humidified by steam[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(3): 99-105. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190415001

增湿重塑非饱和黄土时水-热运移规律研究

doi: 10.12170/20190415001
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51868038,41662017,41562014)
详细信息
    作者简介:

    李仁杰(1993—),男,河北邯郸人,硕士研究生,主要从事土工理论方面研究工作。E-mail:Vectorlirenjie@163.com

  • 中图分类号: TU431

Experimental study on the law of water-heat movement of remolded unsaturated loess humidified by steam

  • 摘要: 为研究非饱和黄土中水蒸气的吸附与运移规律,采用水蒸气对非饱和黄土进行增湿,分析蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下非饱和黄土中水-热运移规律。研究结果表明:在非饱和黄土中,水蒸气和温度的扩散范围近似于一个椭球体。水蒸气在土体中运移时,蒸汽压力沿径向逐渐消散,蒸汽运移速率减缓,土体含水率和温度也逐步降低;当蒸汽气压为0.1 MPa,温度为145 ℃,通气6.5 h后,水蒸气最大增湿半径为80 cm,横向、纵向有效增湿半径分别为60和70 cm;在以通气点为圆心,横向40 cm,纵向50 cm的椭球体内,含水率在12%~17%间变化,接近土体的最优含水率17.08%,增湿效果较好;延长通气时间,增湿范围和增湿程度均将增大;水蒸气增湿时,液态水和气态水迁移共存,但在有效增湿范围内以气态水迁移为主。受到土颗粒的阻碍,沿径向水分运移速率逐渐减小,但温度传导系数在两阶段内接近一个定值。水蒸气增湿法作为土体增湿的新技术与新方法,具有诸多优点,在对土体增湿的工程实践和试验中有着广泛的应用前景。
  • 图  1  测试元件布置(单位: cm)

    Figure  1.  Testing elements layout chart (unit: cm)

    图  2  温度传感器布置

    Figure  2.  Temperature sensors layout

    图  3  含水率取样点布置

    Figure  3.  Layout of water content sampling points

    图  4  通气点正上方各测点温度变化

    Figure  4.  Temperature change diagram of measuring points right above the ventilation point

    图  5  通气点所在平面温度迁移(单位:℃)

    Figure  5.  Temperature transfer diagram of the ventilation point plane (unit: ℃)

    图  6  6.5 h后含水率沿径向变化曲线

    Figure  6.  Variation curves of moisture content in horizontal direction after 6.5 hours

    图  7  奇数层平面内含水率分布

    Figure  7.  Distribution maps of moisture content in odd number layer planes

    图  8  横纵方向导热系数变化

    Figure  8.  Transverse and longitudinal variation diagram of thermal conductivity

    表  1  基本物理指标

    Table  1.   Indexes of loess properties

    含水率/%密度/(g·cm-3)最优含水率/%最大干密度/(g·cm-3)液限/%塑限/%塑性指数颗粒组成/%
    ≥0.075 mm0.005~0.075 mm≤0.005 mm
    7.041.5317.81.7427.117.49.7136522
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-15
  • 网络出版日期:  2020-06-15
  • 刊出日期:  2020-06-01

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