基于冻土比热的未冻水含量反演算法

考虑未冻水含量随不同负温变化的事实,结合混合量热法中相变潜热对冻土比热测试值的影响,建立了基于比热的冻土未冻水含量反演算法。依据比热具有按各成分质量可进行加权叠加的性质,将相变阶段某一温度点的冻土比热视为冻土骨架、液态水和固体冰三相的比热加权之和,同时还考虑了该温度点未冻水变化率所需潜热的影响,在此基础上导出了根据冻土比热反演其未冻水含量的方法。将冻土相变阶段一定温度下的比热视为冻土骨架、液态水和固体冰比热的加权总和。采用混合量热试验测量了某冻土试样的未冻水含量,并利用本文给出的反演算法计算了相应的未冻水含量。两种测试结果的未冻水含量变化趋势相同,即未冻水含量随着温度的降低逐渐减少,且递减趋势逐渐减弱;与混合量热试验方法相比,本文给出的算法得出的未冻水含量略高,这主要是因为新算法考虑了相变潜热的影响,因而理论上更为合理。     

大型压缩机组基础施工质量风险和预防措施

通过分析大型压缩机组基础在施工过程中存在的质量风险,从恰当控制水泥水化热的释放、减缓混凝土表面的散热速度以及提高地脚螺栓安装精度等方面提出了风险预防措施,包括加强混凝土选用水化热低且水化速度慢的水泥,分层浇注及降低混凝土拌和物的入模温度;采用保温型双层模板加强混凝土表面保温和保温养护,以及采用地脚螺栓定位模具和采用固定架固定地脚螺栓等.     

浅谈影响混凝土耐久性的因素及改善措施

从混凝土原料控制、设计配合比、降低混凝土碳化、降低混凝结时水化热的释放,使其抗裂性增强以及减小孔隙率,提高抗渗性等方面入手分析,提出了提高混凝土耐久性的有效措施。     

基于热-结构耦合的含水疏松砂岩隧洞冻结施工数值分析

【目的】针对含水疏松砂岩冻结法施工问题,对冻结帷幕进行应力应变分析,为同类岩土的施工和设计提供依据,也为冻结法施工多场耦合数值模拟奠定基础。【方法】以甘肃引洮一期工程7#隧洞为例,在综合考虑隧洞掘进对温度场、位移场和应力场影响的基础上,依托热学理论及有限元分析软件ANSYS,对隧洞进行热-结构耦合三维数值模拟分析。【结果】通过对隧洞进行热-结构耦合三维数值模拟分析,得到隧洞冻结与开挖过程中冻结帷幕厚度为3.3m,温度场平均温度为-13.3℃,冻土帷幕最大沉降量为2.46mm,满足设计要求;同时通过对最危险断面的应力与应力强度进行对比,得到Y方向应力和切应力安全系数分别为5.57和7.95,大于规范中供设计时的最大参考值2.0。【结论】对于含水疏松砂岩冻结法施工,温度和结构具有相关性,热-结构耦合分析相比结构分析和热应力分析精确度更高。     

大体积混凝土的浇筑及养护控制

随着高层建筑与大型设备基础日益增多,大体积混凝土的应用也日益广泛。大体积混凝土断面大、水泥用量多,水泥水化后释放的水化热会使混凝土产生较大的温度应力和收缩应力,导致混凝土产生表面裂缝和贯穿性裂缝,影响结构的整体性、耐久性和防水抗渗性。因此在大体积混凝土浇筑前应进行裂缝控制计算,估算混凝土浇筑后可能产生的最大水化热温升值、温度差和温度收缩应力,以便在施工中采取有效的技术措施。     

水泥改良土冻胀对地层位移场影响的三维有限元分析

为揭示水泥改良土冻胀对地层位移场的影响规律,促进人工冻结技术的发展,以南京地铁10号线盾构出洞水平冻结加固工程为例,对水泥改良土加固区冻胀引起的地层位移进行了三维数值模拟分析,研究了冻胀位移场的发展分布规律,并分析了不同因素变化对水泥改良土冻胀位移场的影响,计算结果表明:在冻土帷幕上方产生向上的冻胀位移,越靠近冻土帷幕,竖向位移越大;冻土帷幕左右两侧冻结时产生方向相反的水平位移;地表位移随着与出洞口距离的增加先增大后减小,最大冻胀位移并不在冻土帷幕的正上方;覆土厚度越大,地表位移越小;冻胀率、冻土壁厚度和冻土壁长度越大,地表位移越大;冻胀率和冻土壁厚度变化对位移场分布无影响,覆土厚度和冻土壁长度变化既影响水泥土冻胀位移场的大小,也影响位移场的分布。     

冻土多物理场耦合作用理论与模型研究现状

冻害是多种因素综合作用结果,开展冻土多物理场耦合研究对解决冻害问题具有重要意义.通过归纳冻土多物理场耦合理论,指出毛细理论和冻结缘理论均忽略各向异性冰应力,冻结缘是否存在以及冰透镜体生长机制仍有争议.讨论水热盐力耦合关系,认为应进一步研究力对温度的影响及冻土压融问题.归纳常见未冻水含量模型,指出基于未冻水含量与温度关系的预测模型形式简单,但质量未冻水含量难以直接测量;三参数模型和五参数模型考虑土壤物理性质影响,但参数较多.总结和评价冻土多物理场耦合模型,认为一些经验表达式无法体现参数动态变化的特点,模型边界条件设置与实际情况不符.基于研究现状及存在问题,今后应探索更准确描述参数变化的数学表达式,将气候条件纳入模型考虑范围,设置更接近实际情况的边界条件,同时,加强冻土受力变形行为本构模型研究.     

冻藏水产品蛋白质变化与控制措施研究进展

冷冻贮藏是水产品的保藏方法之一，相比于其他保藏手段，冻藏的低温条件能对水产品的品质起到较好的保护，因而成为目前最常使用的一种保藏方法。但由于温度的变化以及低温下水产品自身组织结构的破坏，冻藏过程中不可避免地伴随着水产品品质的一系列变化，如脂质氧化、蛋白质冷冻变性、质构变化等。本文综述了冷冻贮藏对水产品肌原纤维蛋白特性的影响，包括蛋白质冷冻变性的影响因素、冻藏条件下肌原纤维蛋白理化性质的变化、蛋白质冷冻变性的机理，并总结了一些控制蛋白质冷冻变性的方法和措施，旨在为水产品中冻藏技术的应用以及低温对肌原纤维蛋白特性影响的研究提供参考。     

冻土与扩大台基相互作用的有限元分析

以冻土与扩大台基作为一个整体结构,将各向弹性模量及泊松比随温度、水分、应力变化的冻土视为正交各向异性的非线性材料;将冻土冻胀系数作为负线膨胀系数,按结构温度应力的计算方法,应用结构非线性分析的有限元法,对冻土与扩大台基之间的相互作用进行了数值计算,获得其应力场、位移场及冻土与扩大台基之间的各种作用力;理论分析结果与模型试验吻合,并提出了一种求解冻土与基础相互作用的通用数值分析方法。     

水热迁移对饱和冻土应力及变形的影响

油管道运行过程会干扰土壤温度和水分的自然运移,为了使水热迁移对冻土状态施加的扰动更为形象化,对冻土力学变化进行数值分析。对水热迁移引起的冻土骨架、孔隙结构的小范围变化进行分析。根据模拟计算结果,水热迁移对冻土施加的作用直观表现为:在环境气温低的月份,冻土应力增大,应变减小;在环境气温高的月份,冻土应力减小,应变增大;这种趋势源于环境气温变化对管道与冻土交互换热幅度及冻土水热运移状态的改变。本质原因:随温度上升,孔隙内的胶质结构被破坏,孔隙结构被挤压变形,表现为孔隙度、孔径变小,水分运移加速,对冻土骨架产生应力、压力作用,同时降低骨架强度。     

季节性冻土区不同冻结状态对土壤水热变化特征研究

以南疆季节性冻土地区为研究背景,设置冻融期自然裸地土壤和温棚土壤两种处理,对比分析两处理下土壤水热的监测数据,结果发现：温棚具有保温作用能减少热量散失,季节性影响不明显,土壤水热空间分布变化小,表层土受蒸发作用以及土壤入渗影响水热较低。自然裸地中土壤水热迁移规律受冻融条件(土壤冻结状态、气温等)影响较大,土壤水热存在影响与制约关系。冻结前浅层水热较小随土深递增且变幅明显,深层土对太阳辐射影响明显滞后,水热波动小易保持温度且相对较高。冻结期水热均值为最低值,土壤水分高值区整体向下移动15cm左右,冻土层水分蒸发小可积蓄水量,土壤冻结锋面随地表负温的降低向下迁移,同时水分带动下层土壤盐分向冻结层迁移。消融期土壤温度随土深减小,土壤表层水分下渗同时受蒸发作用大量散失仅为8.2%,水分高值区集中于30～70 cm且为冻融期最大。土壤含水率的增加抑制了土壤温度的提升,土壤冻结速率慢时间长,融化速率快融化时间短。该文可为季节性冻土地区土壤冻融规律及春季保墒提供的理论依据。     

混凝土衬砌渠道保温效果的研究

在北方寒旱区,防渗衬砌渠道面临的难题之一就是冻害,冻胀破坏对水利工程的危害较大,因此刚性衬砌渠道的防冻胀研究是重要的工程技术问题。针对内蒙古自治区季节性冻土地渠道混凝土衬砌严重冻胀破坏现状,提出在该地区渠道混凝土衬砌下面铺设不同厚度的新型保温材料聚氨酯保温板来解决,并在该地区进行了现场试验。通过采用数值模拟的方法,模拟现场各种保温措施工况,并与实际监测得到的数据对比分析,得出该地区阴坡渠道采用6 cm厚的聚氨酯保温板可削减冻胀量12.5 cm,削减冻深35 cm,冻胀削减率达到80%。在满足渠道冻胀原则的情况下,可有效地阻止衬砌体冻胀损坏。不仅解决了渠道衬砌冻胀破坏问题,而且为后续渠道衬砌施工中聚氨酯保温板厚度设计提供了技术支撑。     

大体积混凝土施工中的温度监测及裂缝控制

结合中联水泥集团南阳分公司水泥熟料生产线二期工程大体积混凝土的施工,提出在施工中防止大体积混凝土因水泥水化热引起的温度差而产生温度应力裂缝的措施。通过严格控制混凝土温度,降低内外温差,预防收缩缝,减少坍落度损失,延缓凝结时间等,保证大体积混凝土顺利施工。     

下挖式日光温室夜间土壤非稳态导热过程

针对日光温室土壤温度不均衡的问题,运用传热学非稳态导热理论,测定分析跨度方向上不同测点地面温度变化率和土壤放热量之间的关系,对下挖式日光温室土壤夜间的非稳态导热过程进行研究。结果表明:1)日光温室地面放热量受地面温度和跨度位置综合作用,地面温度越高、跨度位置越大,土壤放热量越多;2)不同测点地面温度变化率和土壤放热量不成比例,土壤存在水平方向上的热量流动;3)土壤边际效是受到后墙下土壤、温室外土壤缓冲作用引起的;4)本试验中,受后墙下土壤缓冲,土壤放热增加量占土壤放热量比例为6.06%～7.34%;受温室外土壤缓冲,土壤放热减少量占土壤放热量比例为31.8%～50.28%;边际效应对土壤温度环境具有不利影响。     

基于有限元分析的日光温室土质墙体温度场模拟与验证

研究日光温室墙体中温度梯度及其变化规律对于日光温室墙体的蓄热保温性能分析评价、设计与建造有着重要的意义。2012年12月至2013年2月,采用自制多点温度测试仪,对山东泰安地区日光温室土质墙体的温度进行采集,并与ANSYS有限元模拟结果进行比较,发现温度场实测结果与模拟结果相吻合。进一步模拟结果表明,墙体蓄热/放热层一天中呈周期性变化,保温隔热层随外界温度变化较小,墙体下部温度较高,且在水平方向上温度梯度变化较小,在10~14℃持续时间长且稳定;距墙体内表面0.2 m处温度最高,并沿墙体厚度方向逐渐平缓降低,墙体外表面温度最低。基于模拟结果,对山东省泰安地区日光温室土质墙体进行结构优化,其最小厚度应为2.2 m,蓄热/放热层为0~0.5 m,保温隔热层为1.3~1.7 m。     

日光温室墙体一维导热的MATLAB模拟与热流分析

为探明日光温室墙体层间温度变化及热量传递动态规律,采用有限差分法建立墙体一维非稳态导热模型,利用MATLAB编制相应的模拟程序,计算出日光温室墙体各点的温度和热流。结果表明:该模型能够比较准确模拟日光温室土墙的温度。墙体内侧存在有效蓄热层,它对日光温室室内热环境有积极的作用。墙体有效蓄热层的热流白天指向墙体外侧,夜间指向墙体内侧,因此它的厚度直接根据热流的方向确定。有效蓄热层与天气、墙体总厚度以及墙体热特性参数有关。2012-12—2013-01期间有效蓄热层厚度为0.26~0.45m不等,最大值出现在连续雪天。同时从理论上验证了3.0m厚的温室土墙内部存在热流相对稳定的"热稳定层"。     

砖墙日光温室结构传热特征的监测研究

砖墙日光温室是重要的温室类型,但建设成本高、越冬性能不佳。为明确砖墙日光温室结构蓄放热特点,为日光温室标准化设计提供指导,本研究监测分析了砖墙日光温室热环境及结构的蓄放热特征。通过不同时段的监测分析得到以下几个结果：(1)砖墙日光温室0~20cm深度的土壤为蓄热层;0~25cm的墙体为蓄热层;(2)栽培面和墙体在白天蓄热,在夜间室内气温降低后,逐渐向室内散热,但小于通过前后屋面散失的热量,测试期间散热比放热高0.64MJ.m^-1;(3)日光温室外表面一直处于散热状态。在不考虑其他散热损失的条件下,前屋面、后屋面、后墙、侧墙在夜间(18:00~次日8:00)的散热分别占总散热量的76.1%、10.7%、11.5%、1.7%。通过以上结果分析,改善日光温室热环境应采用综合的工程方法,以控制整体建设成本,即实现合理的蓄热保温。本研究对促进日光温室标准化的实现有重要指导作用,进而可以促进设施建设的向现代化、标准化方向发展。     

长白山区年最大冻深的纬度效应及其对温度要素变化的响应

气候变化变暖背景下，冻土退化及其带来的环境生态效应已成为国际社会关注的重要科学问题。以长白山为典型研究区，通过51个气象站点资料，采用气候统计学方法，分析1960-2019年最大冻土深度时空演变特征及其对温度要素变化的响应机制。结果表明，长白山区年最大冻土深度均值处于60~180 cm，具有明显的纬度效应。同时，纬度越高冻土退化越明显，最大冻土深度<120 cm的区域不断增大。长白山区冻融期均温整体处于0~3 ℃，温度增加显著，平均温度、最低温度和年负积温均呈现不同程度的增加趋势，随着纬度增加，温度要素变化均更为显著。冻土退化主要受冻融期均温影响，其次是负积温，对最低温变化响应不显著。随着纬度降低，温度对冻土退化影响更显著。     

日光温室墙体保温蓄热性能模拟分析

日光温室及墙体的保温蓄热性能采用传统的试验测试方法存在试验周期长、不适用新型材料等缺点,具有一定的局限性.本文采用理论分析与计算机软件相结合的方法,建立理论模型,分析归纳相关数据,对墙体的保温性能予以评价.通过3种墙体(红砖墙体、钢渣混凝土墙体、加气混凝土墙体)的模拟分析得知,红砖的保温蓄热性能最好,其次是钢渣混凝土墙体,加气混凝土墙体最差.     

黑龙江省冻土影响因子分析

利用1960～2010年黑龙江省83个气象站的冻土、0cm地温、海拔、纬度和经度资料,采用线性回归方法,分析了黑龙江省冻土的影响因子.结果表明,高纬度地区地温低,在同等条件下冻土深度较低纬度地区大;冻土与气候因素中的气温、降水、云量、日照、积雪相关.