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《土体冻融过程中水_热_力三场耦合本构问题和数值分析》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、第24卷第5期Vol.24No.5工程力学2007年5月May2007ENGINEERINGMECHANICS138文章编号：1000-4750(2007)05-0138-07土体冻融过程中水、热、力三场耦合本构问题及数值分析*1,213朱志武，宁建国，马巍(1.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京100081；2.西南交通大学力学博士后流动站，四川成都610031；3.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，甘肃兰州730000)摘要：根据传热学、渗流理论及冻土力学提出
2、了带相变的温度场、水分场和应力场耦合问题的数学力学模型及其控制方程。利用自行开发的程序进行数值模拟，加入我们推出的本构关系和所建立的数学力学模型，通过对冻土路基水分场、温度场、应力场三场的数值计算结果分析，得到了准确、详尽的符合实际的温度场与应力场、位移场、应变场耦合的计算结果。关键词：冻土；本构模型；耦合；温度场；水分场；应力场中图分类号：O347文献标识码：ACONSTITUTIVEMODELANDNUMERICALANALYSISFORTHECOUPLEDPROBLEMOFWATER,TEMP
3、ERATUREANDSTRESSFIELDSINTHEPROCESSOFSOILFREEZE-THAW*1,213ZHUZhi-wu,NINGJian-guo,MAWei(1.StateKeyLaboratoryofExplosionScienceandTechnology,BIT,Beijing100081,China;2.PostdoctoralStationofMechanics,SouthwestJiaotongUniversity,ChengduSichuan610031,China;3.
4、KeyLaboratoryofFrozenSoilEngineering,CAREERI,CAS,Gansu,Lanzhou730000,China)Abstract:Accordingtoheattransfer,filtrationtheoryandmechanicsoffrozensoil,amathematicsmodelanditscontrolequationwereputforward,whichisofthecouplingproblemoftemperaturefield,wate
5、rfieldandstressfields.Byutilizingtheprogramdevelopedbyourselvesandtheconstitutiverelationandmathematicsmechanicsmodelwhichwebuiltup,numericalanalysiswascarriedouttoobationmoisture,temperatureandstressfieldsoffrozenroadbed.Theresultagreedwithactualtempe
6、raturefieldcoupledwithstressfield,moisturefieldandstrainfield,andisconsistentwiththeresultofpredecessorsandthetestresult.Keywords:frozensoil;constitutivemodel;coupling;temperaturefield;waterfield;stressfield寒区工程的冻害问题主要由土体的冻胀、融沉作用下的相互运动、迁移、扩散与相变，对于引发作用造
7、成。土体冻胀、融沉过程受控于土体中的水冻害的机理研究一直是国际上的热门话题。[1]分场、应力场、温度场(统称三场)及其变化规律，Fremond对正冻土的热力学性质进行了初步[2]本质是冻土多孔介质中土骨架、冰晶体、未冻水这描述；Lunardini对正冻土融土中的热传导进行了[3]三种物质在温度、土水势、压力与变形等外界因素系统地分析；Konard提出了一个描述正冻土的冰———————————————收稿日期：2005-06-07；修改日期：2005-09-19基金项目：国家自然科学基金(102020
8、01)；中科院知识创新工程重大项目(KZCX1-SW-04)作者简介：*朱志武(1974)，男，甘肃文县人，博士，从事爆炸技术与冻土三场耦合的研究(E-mail:zzw4455@163.com)；宁建国(1963)，男，北京人，教授，博士后，博导，从事冲击动力学及损伤与断裂力学等方面的科研与教学工作；马巍(1963)，男，兰州市人，研究员，博士，博导，从事冻土力学及冻土工程研究工作.工程力学139晶形成与水分迁移的模型；Dennis[4]对冻结过程进csEsνs(1+
