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寒区路基土锅盖效应气态水迁移试验研究 预览
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作者 罗汀 陈含 +1 位作者 姚仰平 陈伟 《天津大学学报:自然科学与工程技术版》 CSCD 北大核心 2019年第A01期29-34,共6页
锅盖效应是指土中的水汽迁移被覆盖层所阻挡,水汽在冷凝或凝华作用下在覆盖层下聚集的现象.为了研究寒区路基土的锅盖效应气态水迁移规律并分析其作用机理,利用自行研制的锅盖效应试验设备,采用取自北京大兴国际机场的粉质黏土试样进行... 锅盖效应是指土中的水汽迁移被覆盖层所阻挡,水汽在冷凝或凝华作用下在覆盖层下聚集的现象.为了研究寒区路基土的锅盖效应气态水迁移规律并分析其作用机理,利用自行研制的锅盖效应试验设备,采用取自北京大兴国际机场的粉质黏土试样进行了一系列试验,研究了温差、初始含水率和试验时间对于锅盖效应的影响.试验结果表明:土样上下边界存在温差时,水汽会向低温区迁移,使土样上部含水率增加,温差越大,土样上部水分增加量越大,且水汽越容易补充进土样;土样顶部为正温时,含水率只在覆盖层下出现最大值,土样顶部为负温时,含水率不仅在覆盖层下出现最大值,而且在冻结锋面处也会出现峰值;初始含水率较低时,土体中的水分迁移以气态水迁移为主,较高时以液态水迁移为主,初始含水率适中时,以混合态水迁移为主,气态水迁移时,试样能够从水源吸收水汽使土样总水量增加;进行了试验时间为 30 d 的冻结条件下的气态水迁移试验,发现试验过程中水汽不断补充进土样,土样上部水量和总水量均持续增加,试验结束后覆盖层下产生了凝华冰层,含水率接近饱和.试验结果说明锅盖效应可以造成寒区实际路基土的含水率大幅提高,使之存在工程病害隐患. 展开更多
关键词 锅盖效应 气态水迁移 路基土 寒区 含水率
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北京新机场“锅盖效应”一维现场试验
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作者 罗汀 曲啸 +2 位作者 姚仰平 王乃东 陈经伟 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期233-239,共7页
地表覆盖层使土体表面蒸发效应受阻,引起水分在不透气的覆盖层下集聚,导致覆盖层下土体含水率升高的现象被称为'锅盖效应'。'锅盖效应'能够导致覆盖层下含水率升高,进而引起一系列的工程病害。目前对'锅盖效应'... 地表覆盖层使土体表面蒸发效应受阻,引起水分在不透气的覆盖层下集聚,导致覆盖层下土体含水率升高的现象被称为'锅盖效应'。'锅盖效应'能够导致覆盖层下含水率升高,进而引起一系列的工程病害。目前对'锅盖效应'的研究手段主要是案例分析、室内试验和数值模拟,现场试验几乎未见报道。文章介绍在北京新机场试验基地进行的'锅盖效应'一维现场试验。试验采集了从2016年12月至2017年4月各个测点每日的体积含水率和温度数据。试验数据表明,无隔断条件下的试验土体中出现'锅盖效应',验证'锅盖效应'是由土体中的水汽迁移所导致;对比有隔断和无隔断试验土体体积含水率的变化,认为隔断层能够有效的抑制'锅盖效应'。 展开更多
关键词 锅盖效应 一维现场试验 含水量 隔断层
影响锅盖效应因素的研究 被引量:1
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作者 姚仰平 王琳 《岩土工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第8期1373-1382,共10页
锅盖效应是指非饱和土中由于上覆结构密闭导致水分不能排出而引起的浅层土体含水率增加的现象。分析认为初始含水率、边界低温以及土体中的密闭隔断层对锅盖效应有着重要影响,选取边界低温作用下由气态水迁移补水而产生的锅盖效应进行研... 锅盖效应是指非饱和土中由于上覆结构密闭导致水分不能排出而引起的浅层土体含水率增加的现象。分析认为初始含水率、边界低温以及土体中的密闭隔断层对锅盖效应有着重要影响,选取边界低温作用下由气态水迁移补水而产生的锅盖效应进行研究,建立数值模型开展大量数值试验,探究初始含水率、边界低温以及隔断层对锅盖效应的影响规律。研究发现:土体初始含水率处于塑限附近时,低温作用周期内浅层土体最大液态水含量达到峰值,峰值大小约在液限附近;当土体初始含水率处于液限附近时,浅层土体液态水增加现象消失,此时锅盖效应处于一个消失临界点;边界低温降低,因冻结锋面下移,浅层土体低温期可达最大液态水含量先升高后降低;铺设隔断层会使土体中产生双锅盖效应,将隔断层铺设在0℃附近(正温)的土层处,可有效减少锅盖效应引起的增水。 展开更多
关键词 非饱和土 水气迁移 锅盖效应 初始含水率 边界低温 双锅盖效应
路基土体“锅盖效应”的数值模拟分析 被引量:5
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作者 宋二祥 罗爽 +1 位作者 孔郁斐 李鹏 《岩土力学》 CSCD 北大核心 2017年第6期1781-1788,共8页
基于对道面下路基土体中“锅盖效应”形成机制的定性认识,依据非饱和土中气液传输及热传导多场耦合理论并考虑水的气液相转换,建议了对此问题进行分析的数学模型。采用有限元方法对道面下路基一维土柱进行模拟分析,揭示了土中水和水蒸... 基于对道面下路基土体中“锅盖效应”形成机制的定性认识,依据非饱和土中气液传输及热传导多场耦合理论并考虑水的气液相转换,建议了对此问题进行分析的数学模型。采用有限元方法对道面下路基一维土柱进行模拟分析,揭示了土中水和水蒸气在变温作用下的运移及相变规律,分析了“锅盖效应”形成条件和影响因素。数值结果显示,土质和温度分布对路基土发生“锅盖效应”有较大影响。粉土路基较黏土或砂土路基更易形成水分聚集;路基顶部温度较路基深处温度低时,在温度作用下易引起路基土的“锅盖效应”。这些结果可为进一步研究道路工程中的“锅盖效应”提供参考。 展开更多
关键词 非饱和土 锅盖效应 多相渗流 相变模型
温度作用下机场跑道土基中水气运移规律分析 预览 被引量:3
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作者 张如如 赵云 +3 位作者 徐文杰 黄博 凌道盛 韩黎明 《浙江大学学报:工学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期822-830,共9页
针对机场道面"锅盖效应"现象,建立考虑水汽相变的一维有限元模型,通过数值方法模拟道面结构阻滞和环境温度共同作用下土基中的水分运移过程,分析季节性温度变化、初始温度、初始饱和度和道面结构等因素的影响.结果表明,温度降低会引... 针对机场道面"锅盖效应"现象,建立考虑水汽相变的一维有限元模型,通过数值方法模拟道面结构阻滞和环境温度共同作用下土基中的水分运移过程,分析季节性温度变化、初始温度、初始饱和度和道面结构等因素的影响.结果表明,温度降低会引起土基表层水分"富集",主要影响深度为1m,土体初始温度和初始饱和度越高,水分"富集"越明显;季节性温度变化对砂土含水量影响很小,黏土次之,粉质黏土最大,饱和度改变量可达6%左右;道面结构的存在对土基表层含水量影响十分显著,现场检测结果与分析结果规律较一致. 展开更多
关键词 锅盖效应 道面阻滞 温度循环 粉质黏土 现场检测
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锅盖效应的形成机制及其防治 被引量:3
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作者 姚仰平 王琳 +1 位作者 王乃东 贾峻峰 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2016年第9期1-5,共5页
"锅盖效应"是指非饱和土中由于上覆结构密闭导致水分不能排出而引起的浅层土体含水率增加的现象。干旱、半干旱寒冷地区地下水位低,毛细作用向上输水范围有限,几乎不能直接补充土体浅层水分。故认为"锅盖效应"水分主要来源于温差驱... "锅盖效应"是指非饱和土中由于上覆结构密闭导致水分不能排出而引起的浅层土体含水率增加的现象。干旱、半干旱寒冷地区地下水位低,毛细作用向上输水范围有限,几乎不能直接补充土体浅层水分。故认为"锅盖效应"水分主要来源于温差驱动迁移而来的气态水在浅层土体中形成的冷凝或冷冻水。通过对冷凝或冷冻条件下"锅盖效应"的室内试验,结合试验数据对"锅盖效应"进行分析,提出相应的灾害防治方法。结合"锅盖效应"的形成机理,分析哈大高铁冻胀问题并给出了相应的建议。 展开更多
关键词 非饱和土 锅盖效应 冷凝或冷冻 试验分析 灾害防治
锅盖效应水分迁移规律分析 被引量:5
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作者 罗汀 陈含 +4 位作者 姚仰平 王乃东 韩剑 马梓棋 李成志 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2016年第9期6-9,共4页
提出水分迁移系数来表示"锅盖效应"的强弱程度。基于水分迁移系数,分析不同干密度、不同初始含水率和不同试验时间的"锅盖效应"水分迁移试验数据,得到"锅盖效应"水分迁移的规律:1)随着干密度的增加,"锅盖效应"逐渐减弱,水分... 提出水分迁移系数来表示"锅盖效应"的强弱程度。基于水分迁移系数,分析不同干密度、不同初始含水率和不同试验时间的"锅盖效应"水分迁移试验数据,得到"锅盖效应"水分迁移的规律:1)随着干密度的增加,"锅盖效应"逐渐减弱,水分迁移系数与土体干密度近似呈线性关系。2)随着初始含水率的增加,"锅盖效应"先增强后减弱,存在某一初始含水率,使得水分迁移系数达到极大值。3)随着试验时间的增加,"锅盖效应"逐渐增强,水分迁移系数不断增大并趋于稳定。 展开更多
关键词 锅盖效应 水分迁移 露点 含水率 非饱和土
锅盖效应中土体温度场变化规律的试验研究 被引量:2
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作者 王乃东 李成志 +2 位作者 姚仰平 马梓棋 陈含 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2016年第9期10-12,20共4页
以不同含水率的北京地区粉土土样为例,通过室内试验,研究"锅盖效应"水气迁移过程中的土体温度场的变化规律。研究结果表明:试验初期土体存在剧烈降温阶段,随后土体温度下降速度逐渐减慢,而后土体温度处于缓慢降温阶段,经一段时间后... 以不同含水率的北京地区粉土土样为例,通过室内试验,研究"锅盖效应"水气迁移过程中的土体温度场的变化规律。研究结果表明:试验初期土体存在剧烈降温阶段,随后土体温度下降速度逐渐减慢,而后土体温度处于缓慢降温阶段,经一段时间后温度场达到稳定;初始含水率对土体最终温度场分布有影响,土体初始含水率越高,最终的温度分布越均匀。 展开更多
关键词 锅盖效应 水气迁移 温度场 粉土
试验时间和初始含水率对土体水气迁移的影响分析 被引量:3
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作者 王乃东 马梓棋 +3 位作者 姚仰平 贾峻峰 陈含 李成志 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2016年第9期13-16,共4页
通过"锅盖效应"室内试验研究试验时间和初始含水率对土体水气迁移的影响。试验结果表明:试验时间越长,水气迁移现象越明显。土体初始含水率较低时,水气迁移现象较弱;初始含水率适中时,水气迁移的现象较显著,当土体初始含水率继续增大... 通过"锅盖效应"室内试验研究试验时间和初始含水率对土体水气迁移的影响。试验结果表明:试验时间越长,水气迁移现象越明显。土体初始含水率较低时,水气迁移现象较弱;初始含水率适中时,水气迁移的现象较显著,当土体初始含水率继续增大,水气迁移现象发生减弱;当初始含水率超过某一界限含水率时,水气迁移的现象彻底消失。经分析试验规律,提出:非饱和土体中的连通孔隙是水气迁移的必要条件,含水率过高时,大量液态水导致土体孔隙非连通,水分迁移的通道被阻断,水气迁移现象不再发生。 展开更多
关键词 锅盖效应 水气迁移 非饱和土 冷凝或冷冻 含水率
北京大兴国际机场冬季地温变化分析研究 被引量:4
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作者 罗汀 曲啸 +4 位作者 王乃东 董家广 韩剑 孔愚 姚仰平 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2016年第9期17-20,共4页
以北京大兴国际机场场地为对象开展"锅盖效应"现场试验,在试验地区的地下深度250 cm的范围内布设传感器,对冬季地温变化进行监测。监测数据显示浅部的地温变化幅度大于深部的地温变化幅度,深部的地温变化较浅部迟滞。通过计算露点位置... 以北京大兴国际机场场地为对象开展"锅盖效应"现场试验,在试验地区的地下深度250 cm的范围内布设传感器,对冬季地温变化进行监测。监测数据显示浅部的地温变化幅度大于深部的地温变化幅度,深部的地温变化较浅部迟滞。通过计算露点位置,认为冬季新机场试验区"锅盖效应"的最大影响深度为50 cm,并且"锅盖效应"影响深度会随着温度场而发生变化。 展开更多
关键词 锅盖效应 北京大兴国际机场 地下 温度 露点
干寒区锅盖效应致灾特征及案例分析 被引量:2
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作者 姚仰平 王琳 王乃东 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2016年第9期21-24,共4页
干寒区"锅盖效应"会引起路基、道基上部含水率增加,进而诱发路基、道基强度降低及盐胀等问题,最终导致路面、道面破坏,影响正常通车、通航。干寒区"锅盖效应"水分来源主要为冷凝或冷冻作用,基于这一机理认识,针对干寒区"锅盖效应... 干寒区"锅盖效应"会引起路基、道基上部含水率增加,进而诱发路基、道基强度降低及盐胀等问题,最终导致路面、道面破坏,影响正常通车、通航。干寒区"锅盖效应"水分来源主要为冷凝或冷冻作用,基于这一机理认识,针对干寒区"锅盖效应"的致灾机理进行阐述;结合兰州中川机场、敦煌机场两个工程案例进行灾害的成因分析和讨论,提出了灾害的防治建议。 展开更多
关键词 锅盖效应 冷凝 冷冻 机场 跑道 路基
土的干密度对水气迁移影响规律的试验研究 预览
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作者 王乃东 贾峻峰 +1 位作者 姚仰平 王琳 《广州大学学报:自然科学版》 CAS 2016年第3期70-72,80共4页
针对冷凝条件下的“锅盖效应”现象,设计了简易的水气迁移试验模拟装置,进行不同干密度的北京地区粉土的水气迁移试验.试验结果表明:不同土体干密度的试验中,均发生了明显的水气迁移导致的土体低温端含水量增大的现象;随着土体干密度... 针对冷凝条件下的“锅盖效应”现象,设计了简易的水气迁移试验模拟装置,进行不同干密度的北京地区粉土的水气迁移试验.试验结果表明:不同土体干密度的试验中,均发生了明显的水气迁移导致的土体低温端含水量增大的现象;随着土体干密度的增大,土体中水气迁移的速率随之下降,土体含水量增大的现象被弱化.因此,提高粉质土的干密度,虽不能避免水气迁移的发生,但可作为一项防治“锅盖效应”的有效辅助措施. 展开更多
关键词 锅盖效应 粉土 温度 水气迁移 含水量 干密度
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土体的“锅盖效应” 被引量:19
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作者 李强 姚仰平 +3 位作者 韩黎明 胡晶 彭仁 王乃东 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2014年第2期69-71,共3页
通过对西部某机场道面产生不均匀沉陷问题的分析,发现机场建成后出现病害的原因之一是土的“锅盖效应”。在对土的“锅盖效应”形成机理分析的基础上,指出:即使在干旱低水位地区,“锅盖效应”也可引起地表隔气层下土体含水量升高,... 通过对西部某机场道面产生不均匀沉陷问题的分析,发现机场建成后出现病害的原因之一是土的“锅盖效应”。在对土的“锅盖效应”形成机理分析的基础上,指出:即使在干旱低水位地区,“锅盖效应”也可引起地表隔气层下土体含水量升高,从而导致该类场地出现不均匀沉降和冻胀等灾害,这种地质现象应引起高度重视。 展开更多
关键词 非饱和土 锅盖效应 隔气层 冻胀
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