浅层黄土冬季温度场的变化规律研究

通过季节冻土区浅层黄土现场温度测试,研究了冬季浅层黄土温度场的变化规律.测试得出:较深处温度变化在冬季过后气温回升时有滞后性;地面温度日变化幅度最大,最大峰值温度出现在下午2时左右,且随着深度增加,出现峰值温度的时间逐渐向后推移;土体温度的日变化随深度的增加逐渐减小,超过30 cm可不考虑温度日变化;给出了非饱和黄土温度场的计算方法,总结阐述适用于渭北旱塬浅层土温度场计算参数的选取,比较了渭北旱塬彬县的计算结果和实测结果,验证了该数值计算方法及参数取值的合理性;进一步模拟渭北旱塬不同气温,讨论了最大冻深的变化规律,并拟合得到了渭北旱塬最大冻深与气温的关系式.     

基于高精度光纤测温的水热耦合试验

为探究城市浅层地表下的水热耦合过程和影响因素,设计高精度传感器监测室内试验平台,开展考虑温度-渗流-覆盖层的水热耦合试验,以实现分布式温度场监测。结果表明：渗流参与时土体温度场变化剧烈,渗流速率更大,升温速率可提高数十倍以上;水温越高,与土体温差越大,温度场变化越明显;不同覆盖层下土体升温过程不同,聚乙烯板下土体温度升温最慢,且低于其他材料的;土层性质相同,温度变化速率较一致,渗透性高有利于渗流与传热;减弱覆盖层渗流流动,改变渗流场,进而影响温度场分布;渗流为热能载体,扰动初始热对流状态,温度场将重新分布;温度影响渗流黏滞系数等,改变渗流场;三者耦合决定了土体温度场。     

高温下含裂纹铝合金梁自由振动频率分析

针对高温下含裂纹梁损伤振动的研究中不考虑温度对材料性能的影响等不足,分析了含裂纹简支梁的振动频率随温度的变化趋势,建立了高温下含裂纹简支梁的振动频率方程,并对高温下含裂纹简支铝合金梁进行了数值模拟运算,分析了其振动频率随温度的变化情况,给出了高温下含裂纹铝合金简支梁的振动频率与弹性模量的关系式.分析结果表明:温度的升高导致了材料弹性模量的下降,而弹性模量的下降又导致了梁自振频率的降低,随着温度的升高,裂纹的相对深度越大,梁自振频率下降幅度越大;裂纹位置离支座越近,对梁自振频率的变化影响越小.     

应用Origin软件研究非平衡电桥实验

用非平衡电压电桥测量在不同比率k值下Cu50电阻随温度变化关系.利用Origin软件,从不同角度研究非平衡电压电桥的特性,实验结果和理论值一致,k值越大,非线性误差越小,电桥灵敏度越低.     

应变软化及剪胀性土体中考虑大应变的孔扩张问题解析

采用应力跌落模型模拟土体的应变软化,以Mohr-couloub屈服准则和不相关联的流动法则考虑土体屈服塑性流动和剪胀特性,引进对数应变考虑土体的大变形,给出了应变软化及剪胀性土体中考虑大应变的孔扩张问题的弹塑性解析解,为了对比,还给出了小应变情况下位移的解析表达式.分析了大、小应变理论、不同剪胀特性、不同软化程度和考虑塑性区弹性变形与否对结果的影响.结果表明:在孔扩张压力较大时,用小应变理论会引起很大误差,必须考虑大应变;在相同扩张力作用下,土体的软化程度越高,扩张率越大,土体的剪胀角越大则扩张率越小.土体的软化和剪胀特性还影响极限扩张压力,软化越严重,极限扩张压力越小;剪胀角越大,极限扩张压力越大.     

不同厚度大体积混凝土底板温度场的相互影响

不同厚度大体积混凝土板施工过程中温度场不同,其相邻温度场在施工过程中会相互影响,对其影响规律进行研究,可为解决大体积混凝土施工过程中的技术难题提供参考依据。文章利用ANSYS软件设计了4种不同厚度的混凝土基础底板组合形式,通过模拟温度场变化情况研究了不同厚度大体积混凝土基础底板温度场的相互影响,并对实际工程中的大体积混凝土基础底板进行了温度监控,结合实测数据与数值模拟进行了对比分析。结果表明:相邻不同厚度大体积混凝土板交界处,温度场的相互影响较大;水平方向距离交界位置越远,相互影响越小;相邻板越厚,相互影响越大;交界处混凝土最高温度没有出现在板厚的中间位置,而出现在交界深度中间偏下的位置。     

红砂岩风化土在不同约束条件下单点冲击作用效应

采用改装的击实仪对赣南地区红砂岩风化土进行室内单点冲击试验,通过预埋带有编号的钢珠测试土体的水平和竖向位移,采用自制环刀取土,测试不同位置土体的密度变化.研究表明,在侧面刚性约束、底面柔性约束时,红砂岩风化土的密度随着总夯击能的增大而增大,增大的幅度在一定深度范围内是随着深度的增大而越来越小的,总夯击能越大,土颗粒竖向位移与深度之间的非线性关系越显著.在侧面和底面都刚性约束时,土颗粒水平位移的大小与其离夯点的水平距离先正相关,然后负相关.     

沥青混合料动态模量季节性变化规律研究

路面结构中沥青混合料的实际工作温度是一个很宽的范围,为了更客观地进行路面结构的分析和设计,需要确定混合料力学性质随时间的变化情况.通过试验确定了某一柔性基层沥青路面试验段各层沥青混合料的动态模量主曲线和时间温度转化因子,并利用实测的2002-2003年每1 h的气候数据分析了试验段温度场的分布及变化情况,进而确定了路面结构内不同深度处沥青混合料动态模量随时间的变化情况,可供路面结构分析和设计参考.分析结果表明,沥青混合料的动态模量呈现出明显的季节性变化,最大、最小日平均动态模量可相差14倍以上,随着深度的增加,动态模量的季节性变化幅度逐渐减少.     

保温原油实验环道温度场计算及分析

通过对保温原油实验环道的传热分析,建立保温含蜡原油实验环道温度场计算模型,计算得到管道内部温度分布,以及管道内壁温度梯度变化规律。对不同环境温度、油流速度和有无结蜡对管道温度场分布的影响规律进行分析。结果表明,管内油温与套管中的冷却水温差越大,管壁的平均温度梯度越大;管壁的平均温度梯度随油流速度增加而增大;当管壁上有了沉积物,沉积层内表面的温度梯度比初始时刻有所降低,降幅随着距离入口端长度的增加逐步减小。     

冻结法施工中的冻土特性试验研究

为获得冻结法施工中土体冻胀融沉特性规律,以某地下联络通道工程为原型,根据相似理论,进行了水平冻结模型试验。结果表明,冻胀融沉过程中,土体温度先迅速降低后升高,维持在0℃一段时间后,继续缓慢升高至室温;土压力值先增加后减小,其中,竖向土压力值随深度的增加而增大,相同埋深下,距冻结管越近,水平土压力值越大;土体融化固结沉降值明显大于冻胀位移值,土体竖向位移较水平位移变化显著。积极冻结期内土体温度降低速率变慢,且埋深越大、距冻结孔越近,土体温度降低越快、降幅越大;无侧限土体压力值先增加后减小,侧限土体压力值则逐渐增大,全封闭土压力值变化率更显著。     

Numerical analysis of ground temperature in Qinghai-Tibet Plateau

On the basis of the existing theories such as permafrost, thermodynamics and fluid mechanics, as well as the climate features on the Qinghai-Tibet Plateau and the data collected from both laboratory and the on-the-spot test, this paper puts forward a set of analytical methods and a numerical module for ground thermal regime with consideration of engineering surface features and various natural elements such as wind speed, radiation, evaporation. This paper also probes into the defining method for physical thermal parameter of the silty clay and gravelly sand soil, which widely pervades on the Qinghai-Tibet Plateau. The numerical analysis indicates that the ground thermal regime is a comprehensive reflection of various external elements. It is suggested that the variation of external elements should be fully taken into consideration in engineering design. Furthermore, the analysis of the frozen soil subgrade indicates that the transverse thermal difference in subgrade, which affects the subgrade stability     

黄土边坡可靠度的随机有限元分析

为了研究黄土边坡的可靠度,在对黄土强度参数进行变异性统计、概率分布检验及垂直向自相关距离计算的基础上,将黄土强度参数黏聚力和内摩擦角作为随机变量,将其在二维边坡剖面的空间变化作为随机场,用局部平均细分法将符合一定均值和标准差的强度参数按随机场分布在边坡剖面的有限元网格上,再采用弹-理想塑性有限元计算边坡稳定系数,用Monte-Carlo法计算其失效概率。结果表明:黄土黏聚力的变异系数多在0.30以上,内摩擦角的变异系数多在0.20以下,且黄土高原从西向东两个参数的变异性都增大;黏聚力和内摩擦角的概率分布类型对边坡失效概率计算结果影响显著,统计检验发现黏聚力采用对数正态分布、内摩擦角采用正态分布为宜;黄土地层的垂直向自相关距离多在0.7 m以内,与计算厚度的比值多小于0.2;在大部分黄土的变异系数与自相关距离水平下,采用确定场进行可靠度分析,多数情况将极大地高估了黄土边坡的失效概率,而在极端高变异系数水平下,采用确定场进行可靠度分析,又将极大地低估其失效概率。     

Numerical analysis on thermal regime of wide embankment in permafrost regions of Qinghai−Tibet Plateau

This study investigated the temperature field and thawing depth of wide embankment for expressway in permafrost regions based on numerical analysis by using finite element method(FEM).According to specific embankment section of Qinghai-Tibet highway,computational region for numerical analysis was defined.And numerical model was developed through FEM software named as ABAQUS and was verified by field observed data.The effects by width and height of embankment on the thermal regime of computational region were analyzed based on FEM modeling.Numerical analysis showed that embankment construction has serious disturbance on the thermal stability of ground permafrost showing as annual average ground temperature and the maximum thawing depth keeps increasing with service time increasing.And larger embankment width leads to poorer thermal stability and more serious uneven temperature field of embankment.Raising embankment height can improve the thermal stability; however,the improvement is restricted for wide embankment and it cannot change the degradation trend of thermal stability with service life increasing.Thus,to construct expressway with wide embankment in permafrost regions of Qinghai-Tibet Plateau,effective measures need to be considered to improve the thermal stability of underlying permafrost.     

延边地区季节冻土变化及其对气温变化的响应

为研究延边地区的冻土与气温变化的响应关系,利用1965—2018年延边地区季节冻土的逐月冻土深度、冻结初终日期、月平均气温等资料,采用气候倾向率、小波分析、Mann -Kendall 检验、Pearson相关系数等方法对其进行了分析.结果表明:①延边地区冻土深度呈逐年变浅趋势,冻结日数呈逐年缩短趋势,气温呈逐年升高趋势,三者的气候倾向率分别为-6.48 cm/10 a,-4.30 d/10 a, 0.26 ℃/10 a.②冻土深度存在着17～24 a、10～16 a和3～9 a的变化周期,其中以17～24 a为主周期.③冻土深度和冻结日数与年均气温呈显著负相关性,即气温每升高1 ℃,最大冻土深度减小19.24 cm,冻结日数缩短10.35 d.本文研究结果可为延边地区的生态环境保护以及工程建设和农业生产等提供参考.     

城市规划实践中的热气候评价

为量化评价城市规划方案对城市热气候的影响,提出了适用于城市区域热气候预测模型的不同下垫面传热、蓄热和蒸发量计算方法.以北京地区某大型生态城规划项目为实例,引入城市区域局部温升作为评价指标.利用该计算模型和该指标,分析了规划方案实施前后该区域热气候变化程度,并与常规规划方案进行比较,说明在夏季高温、太阳辐射较大的情况下,...     

基于热分析的二齿差摆杆活齿传动中心轮模态研究

为了研究温度对二齿差摆杆活齿传动结构模态的影响,首先对二齿差摆杆活齿传动中心轮进行了温度场和热应力分析,然后在二齿差摆杆活齿传动热-结构耦合分析的基础上对中心轮进行了模态分析,将不同工作状态下的模态分析结果进行比较,分析温度场对摆杆活齿传动中心轮模态的影响。结果表明：由温度变化所引起的材料力学性能变化对各阶固有频率影响的程度不同,由热应力引起的固有频率变化小于由材料力学性能变化引起的固有频率变化。分析结果符合实际工况,为二齿差摆杆活齿传动的振动可靠性设计及动态特性研究提供了理论依据。     

高密度电法在陕西泾阳地区黄土台塬地下水位探测中的应用

黄土滑坡灾害与地下水位、黄土含水率有一定的关系,查清地下水位分布对黄土滑坡的预测与稳定性分析具有重要意义。基于高密度电法摸清陕西泾阳南塬黄土台塬地下介质电阻率分布情况,研究地下黄土含水率、视电阻率、视电阻率垂向导数与深度的关系,并推测勘查区地下水位线分布情况。结果表明:当地下某一深度黄土含水率为30%左右,视电阻率为30 Ω·m左右,且视电阻率垂向导数达到峰值时,可推断出该深度存在地下水位线。因此,在黄土滑坡灾害的预测与分析中,基于高密度电法,将含水率、视电阻率、视电阻率垂向导数与深度的关系作为判断依据,可以较为准确地确定地下水位的深度。     

黄土地基水分入渗分析及增湿变形计算

黄土地基因渗漏水导致局部地基增湿从而引起的工程事故时有发生，但目前对渗水增湿过程及增湿变形尚难预测．首先对渗水量已知情况下的黄土地基渗水增湿过程进行理论分析，建立了二维湿陷性黄土地基线源入渗增湿计算模型，该模型揭示出黄土地基非饱和增湿过程，这与实际是相符的．入渗增湿计算得到黄土地基含水量变化后，进一步根据含水量确定模量，采用分层总和法计算黄土地基增湿前后的沉降量，前后的沉降量之差即为增湿变形，并经实例计算验证了该入渗增湿计算模型及增湿变形计算方法的合理性．     

低气压环境被服系统总热阻计算模型

服装热阻是影响人体热舒适的重要因素之一,夜间睡眠状态下的被服系统总热阻包括人体所穿服装热阻与整个床褥系统热阻。针对低气压环境,目前,尚缺乏被服热阻实验数据,也没有可参考的被服系统总热阻的理论计算模型。以人体睡眠状态被服系统总热阻计算方法为依据,引入气压修正项对相关参数进行修正,建立了适用于低气压环境的被服系统总热阻的修正计算模型,并用模型计算了冬夏典型被服系统总热阻,分析了气压减小对总热阻的影响,发现冬夏季被服系统总热阻均随大气压力降低而升高,增加百分比最大值均为42%,且均出现在被子覆盖率为23.3%的条件下,当海拔低于3 000 m时,由被子覆盖率引起的被服系统总热阻增加系数不超过0.05。     

图们江流域气温变化特征及成因研究

以图们江流域7个气象站1965— 2018年共54年的年平均气温数据为研究数据,运用EOF分析、滑动平均法、Mann - Kendall检验和气候倾向率等方法,从年际变化、年代际变化和突变等方面研究了图们江流域的气温时空变化特征.运用合成分析研究了气温对海洋环境的响应,并结合R/S分析预测了图们江流域的气温未来变化趋势.结果表明: 1965— 2018年图们江流域的气温出现多次冷暖波动,但整体呈上升的趋势; 流域内的升温率为0.261 ℃?10a^-1,该值与中国东部地区的升温率一致; 流域内气温发生突变的时间为1991年; 1998— 2018年出现气候变暖停滞现象,其中1998— 2012年呈降温趋势,这与联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)认定的“全球变暖间断期”一致; 流域内未来15～20 a的气候变化趋势与1965— 2018年的趋势相反,即存在降温趋势,但这仅是变暖大趋势下的短期扰动; 黄海和东海局部海域的海温下降以及海温周期变化是图们江流域的气候出现变暖停滞的主要成因.