基于pfmeter传感器的土体冻融过程中基质势与未冻水量关系研究

《基于pfmeter传感器的土体冻融过程中基质势与未冻水量关系研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于pFmeter传感器的土体冻融过程中基质势与未冻水量关系研宄薛理温智张驵礼奎德生高檣中国科学院西北生态环境资源研宄院冻土工程国家重点实验室中国科学院大学兰州理工大学土木工程学院摘要：基质势是驱动冻土中水分发生迁移的关键驱动力之一，但由于以往的技术限制，负温下土体的基质势难以被直接测量，冻土基质势相关问题成为冻土水热过程研允中的难题。利用可用于极端负温条件下的pFmeter基质势传感器，针对青藏红黏土、兰州粉土以及张掖细砂这三种不同粒径级配的土体，分别从粒径大小和初始含水量的角度，通过室内试验，研究了土体冻结与融化过程中基质势、未冻水量以及温度三者之间动态变化的关系。结果表明：冻

2、土中的冰晶体对基质势和未冻水量的影响类似于融土屮的气体，而冰晶体的含量又与土体温度相关；由粒径级配决定的比表而积对冻土基质势存在着决定性的影响;此外，初始含水量的多少对冻土基质势也存在与融土类似的影响。研究成果揭示了负温冻土中未冻水的数量与能量状态随冻结与融化过程的变化关系，为研究冻土中水分在基质势驱动下的迁移过程提供了理论基础和试验支撑。关键词：冻土;基质势;未冻水量;冻融;pi7meter;冻结特征曲线;作者简介：薛珂（1990-）,男，甘肃渭源人，博士研究生，主耍从事冻土物理学与寒旱区工程研究。E-mail:tumuxk@163.com作者简介：温智（1976-），男，研究员

3、，博士生导师，主要从事冻土物理学与寒旱区工程研究。E-mail:wcnzhi@ns.lzb.ac.cn收稿日期：2017-1-10基金：W家自然科学基金项目（41471061和41690144）PFmeter-basedstudyontherelationshipbetweensoilmatricpotentialandunfrozenwatercontentduringsoilfreezingandthawingXUEKeWENZhiZHANGMingliLIDeshengGAOQiangStateKeyLaboratoryofFrozenSoilEngineering,Nort

4、hwestInstituteofEco—EnvironmentandResources,CAS;CollegeofCivilEngineering,LanzhouUniversityofTechnology;Abstract：Asoneofthekeyfactorsdrivingmoisturemigrationinfrozensoil,soilmatricpotentialhashistoricallybeenahardproblemtomeasurementdirectlyduetothelimitationoftechnical.PEmeterisanewsensorinve

5、ntedinrecentyears,whichcanbeusedinextremenegativetemperatureconditions.AstudyontherelationshipsofsoilmatricandunfrozenwatercontentforQinghai-Tibetredclay,LanzhousiltyandZhangycfinesandduringfreezingandthawingwascarriedout.Theresultsshowthattheicecrystalinfrozensoilcanbeanalogoustotheairinunsat

6、uratedsoilunderroomtemperatures.Thespecificsurfaceareawhichdeterminedbythesoilparticlessizehasasignificanteffectonthematricpotentialoffrozensoil.Inaddition,initialwatercontenthasasimilarimpactonmatricpotentialoffrozensoil.Thisresearchillustratedtherelationshipbetweenliquidwateramountandenergys

7、tateduringsoilfreezingandthawing,andprovidedatheoreticalbasisandexperimentalsupportforthemoisturemigrationresearchunderthedrivingofmatricpotential.Keyword：frozensoil;soilmatricpotential;unfrozenwatercontent;freezingandthawing;PFmeter;SF