土體凍結(jié)過程中的鹽分遷移

1、土體凍結(jié)過程中的 鹽分遷移1含鹽凍土的研究意義含鹽土凍結(jié)的研究現(xiàn)狀土壤體系中水、熱、鹽耦合的探討2研究意義實(shí)際意義：含鹽凍土區(qū)的鐵路路基的熱物理性質(zhì)不僅與土體本身有關(guān)，同時(shí)還因地基水分場、溫度場及鹽分場隨外界動(dòng)態(tài)變化，增加了鐵路路基評價(jià)的復(fù)雜性。作為青藏鐵路路基設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，對含鹽土研究是必要的。3科學(xué)意義：土體中的水分場、溫度場、鹽分場是相互耦合的，研究各場的耦合作用機(jī)理是對凍土學(xué)的發(fā)展。研究意義4鹽脹鹽分遷移的外觀表現(xiàn) 由于溫差變化與蒸發(fā)作用，含鹽土體中較暖區(qū)內(nèi)土壤水的溶液飽和濃度相對較高，于是形成濃度梯度，驅(qū)使鹽分的遷移聚集重結(jié)晶，導(dǎo)致土體積增大，即鹽脹現(xiàn)象的產(chǎn)生。5土體凍結(jié)過程中鹽分

2、遷移研究現(xiàn)狀鹽分遷移機(jī)理研究鹽脹機(jī)理研究預(yù)報(bào)鹽脹的有關(guān)模型61.鹽分遷移機(jī)理研究遷移方向：在水溶液和良滲透性介質(zhì)中，凍結(jié)過程中鹽分從正凍區(qū)向未凍區(qū)遷移；在滲透性較差的粘性土中，凍結(jié)過程中鹽分遷移的總方向是由未凍區(qū)指向正凍區(qū)。 72.鹽脹機(jī)理的研究物質(zhì)基礎(chǔ)：鹽分的存在及遷移聚集基本條件：水氣蒸發(fā)外界條件：低溫作用8影響土體鹽脹的基本因素土 （soil）水 （water）溫度 （temperature）鹽 （salt）荷載 （load）2.鹽脹機(jī)理的研究93.預(yù)報(bào)鹽脹的有關(guān)模型通過室內(nèi)進(jìn)行模擬試驗(yàn)利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、正交回歸分析建立10 ：鹽脹率（%） ：含水量 ：氯化鈉含量 ：硫酸鈉含量 ：初始干容重

3、 ：為上覆荷載 3.預(yù)報(bào)鹽脹的有關(guān)模型113.預(yù)報(bào)鹽脹的有關(guān)模型T= 19 .90 6 - 0 .5 8 1 + 2 .5 3 2 - 0 .5 92T 起脹溫度 ( ) Na Cl含量 ( % ) NaSO含量 ( % ) 含水量 ( % ) 12土壤體系中水、熱、鹽耦合的探討13基本假定忽略土體中的化學(xué)作用 ；無外荷載的作用；不考慮匯源項(xiàng)；不考慮生物作用；14土壤水熱鹽耦合系統(tǒng)水分運(yùn)移熱質(zhì)轉(zhuǎn)化溶質(zhì)遷移 土壤中任意一點(diǎn)的水分運(yùn)移、熱質(zhì)轉(zhuǎn)換、溶質(zhì)遷移相互關(guān)聯(lián)，相互作用，從而形成一個(gè)復(fù)雜的水熱鹽耦合系統(tǒng)。151.水分運(yùn)移忽略土中水汽遷移量，從土壤水勢能理論出發(fā)，依據(jù)質(zhì)量守恒原理和水分遷移的Darcy定律，導(dǎo)出土壤在凍融過程中水分運(yùn)動(dòng)方程：16式中： 土壤含水量及水密度 時(shí)間 土壤水在水分梯度下的擴(kuò)散率 土壤含冰量及冰密度 水分驅(qū)動(dòng)力T 溫度土壤中結(jié)晶水含量172.熱質(zhì)轉(zhuǎn)化忽略熱對流效應(yīng)，依據(jù)熱量守恒原理，熱傳導(dǎo)定律以及相變原理，建立溫度場方程：18式中： 土壤熱容量 相變潛熱 冰密度 冰的含量 土壤熱導(dǎo)率結(jié)晶水及溶質(zhì)的結(jié)晶潛熱結(jié)晶體密度193.溶質(zhì)遷移瞬態(tài)情況下濃度和溶質(zhì)通量隨時(shí)間而變化，遵循質(zhì)量守恒定律：20式中： 溶質(zhì)的水動(dòng)力彌散系數(shù) 液態(tài)水中鹽分的濃度（其余符號意義同前） 結(jié)晶體水分子數(shù)水的摩爾質(zhì)量21小結(jié)水分場方程溫度場方程溶質(zhì)場方