简介：为研究初始含水率及负温梯度对粉土冻结过程中水分迁移演变的影响,应用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics 6.0开展了5组不排水条件下的粉土冻结数值试验,重点分析了冻结全过程内冻深发展、温度场演化、未冻水分布、水分迁移通量及冻胀变形的动态响应规律,揭示了二者对冻结水分迁移机制的综合影响.研究结果表明:粉土冻结过程具有明显的阶段特征,即冻结深度随时间呈先快速增长,后逐渐趋于稳定的变化趋势;负温梯度对冻结进程具有显著调控作用,增大负温梯度能够明显加快冻结锋面的推进速度,并使得最终稳定后的最大冻结深度显著增加,当负温梯度从12.5 ℃·m-1提高至22.5 ℃·m-1时,最大冻结深度增长约63％;冻结前后粉土含水率竖向分布发生显著变化,增大初始含水率和负温梯度导致未冻结区内发生更强烈的水分迁移现象,且峰值含水率随负温梯度增大发生更明显的向下偏移;冻结前期冻结锋面处水分不断得到来自下部未冻区的水分补给,是导致冻胀量快速增长的主要原因,随着冻结进程推进,水分迁移通量因温度场趋于稳定及未冻水含量降低而逐渐减弱,冻胀发展速率也随之下降,最终达到相对稳定的冻胀量.研究所得冻结土体水分迁移特性,结合当前共玉高速公路防排水处治措施的潜在局限,明确了阻断路基内部水分向上迁移对变形控制的重要性.展开
