岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (6): 1944-1952.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0647

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于Pitzer离子模型的盐渍非饱和土孔隙 相对湿度计算

文伟1, 2,赖远明1, 2,尤哲敏1,李积锋3   

  1. 1. 中国科学院西北生态环境资源研究院 冻土工程国家重点实验室,甘肃 兰州 730000; 2. 中国科学院大学,北京 100049;3.青海水利水电勘测设计研究院,青海 西宁 810008
  • 收稿日期:2019-04-08 修回日期:2019-10-31 出版日期:2020-06-11 发布日期:2020-08-02
  • 作者简介:文伟,男,1990年生,博士研究生,主要从事旱区半干旱地区盐渍土理论及数值计算方面的研究
  • 基金资助:
    国家重点研发计划重点专项项目(No.2018YFC0809605);中国科学院前沿科学重点研究项目(No.QYZDY-SSW-DQC015);国家自然科学青年基金(No.41601074)。

Analysis of pore relative humidity of salinized unsaturated soil based on Pitzer model

WEN Wei1, 2, LAI Yuan-ming1, 2, YOU Zhe-min1, LI Ji-feng3   

  1. 1. State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou, Gansu 730000, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Qinghai Water Conservancy and Hydroelectric Survey and Design Institute, Xining, Qinghai, 810008, China
  • Received:2019-04-08 Revised:2019-10-31 Online:2020-06-11 Published:2020-08-02
  • Contact: 赖远明,男,1962年生,博士,研究员,博士生导师,主要从事寒旱区工程理论和数值分析方面的研究。E-mail: ymlai@lzb.ac.cn E-mail:wwen@lzb.ac.cn
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key Research and Development Program of China(2018YFC0809605), the Key Research Program of Frontier Sciences of Chinese Academy of Sciences(QYZDY-SSW-DQC015) and the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China(41601074).

摘要: 在干旱半干旱地区由于土体蒸发速率大而引发的盐渍化会对相关区域范围内的工程构筑物耐久性构成潜在威胁。因此,准确预测土体孔隙相对湿度对于指导工程构筑物防盐具有重要意义。基于土体孔隙水化学势与孔隙气体始终处于平衡状态这一结论,根据化学平衡原理推导了土体孔隙相对湿度计算式。通过与测得的盐溶液空气相对湿度进行对比,结果表明:不同温度不同浓度下的相对湿度计算值与试验值吻合程度高,并且优于R&S计算模型,尤其在溶液中溶质浓度处于近饱和状态时其吻合效果更为明显。同时,在不改变计算参数的前提下,将计算得到的孔隙相对湿度表达式代入到已有数值模型中,经比较发现:计算结果与试验结果吻合程度高,尤其在蒸发速率和体积含水量的预测上。综上所述,新提出的非饱和盐渍土孔隙相对湿度计算式在水盐迁移计算过程中是有效的。

关键词: 非饱和土, 盐渍土, 相对湿度, 水盐迁移

Abstract: In arid and semi-arid regions, salinization caused by high evaporation rate of soil will pose a potential threat to the durability of engineering structures. Therefore, accurate prediction of soil pores relative humidity is of great significance for guiding salt control of engineering structures. Based on the conclusion that the chemical potential of soil pores water is always in equilibrium with pores vapors, a relative humidity expression of unsaturated saline soil pores is deduced according to the principle of chemical equilibrium. By comparing the relative humidity of calculated and the measured solutions, the results can be obtained that the calculated values of relative humidity at different temperatures and concentrations are in good agreement with the experimental values, and are superior to that by the R&S model; the coincidence effect is more obvious especially when the concentration of solute is nearly saturated. Meanwhile, it is found that the numerical results are in good agreement with the experimental results by substituting the proposed relative humidity expression into the existing numerical model without changing the calculation parameters, especially in the prediction of evaporation rate and volume water content. In conclusion, the new formula for calculating pore relative humidity of unsaturated saline soil is effective in the process of water-salt migration calculation.

Key words: unsaturated soil, salinized soil, relative humidity, water-salt migration

中图分类号: 

  • TU448
[1] 杨爱武, 杨少朋, 郎瑞卿, 陈子荷, . 轻质固化盐渍土三维力学特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 593-600.
[2] 刘倩倩, 李舰, 蔡国庆, 李朋林, 李昕哲, . 全吸力范围的盐渍土持水特性的试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 713-722.
[3] 宋朝阳, 赵成刚, 韦昌富, 马田田, . 非饱和土平均粒间应力的计算及应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2665-2674.
[4] 杨志浩, 岳祖润, 冯怀平, . 非饱和粉土路基内水分迁移规律试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2241-2251.
[5] 陈昊, 胡小荣. 非饱和土三剪强度准则及验证[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2380-2388.
[6] 陶帅, 董毅, 韦昌富, . 环境湿度可控的土体小应变刚度试验系统[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2132-2142.
[7] 柳鸿博, 周凤玺, 岳国栋, 郝磊超. 非饱和土中热弹性波的传播特性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1613-1624.
[8] 孙银磊, 汤连生, 刘洁, . 非饱和土微观结构与粒间吸力的研究进展[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1095-1122.
[9] 李潇旋, 李涛, 李舰, 张涛. 循环荷载下非饱和结构性黏土的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1153-1160.
[10] 李华, 李同录, 江睿君, 范江文. 基于滤纸法的非饱和渗透性曲线测试[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 895-904.
[11] 程涛, 晏克勤, 胡仁杰, 郑俊杰, 张欢, 陈合龙, 江志杰, 刘强, . 非饱和土拟二维平面应变固结问题的解析计算方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 453-460.
[12] 邓子千, 陈嘉帅, 王建伟, 刘小文, . 基于SFG模型的统一屈服面本构模型与试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 527-534.
[13] 王立业, 周凤玺, 秦虎, . 饱和盐渍土分数阶蠕变模型及试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 543-551.
[14] 李潇旋, 李涛, 彭丽云, . 控制吸力循环荷载下非饱和黏性土 的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 552-560.
[15] 程昊, 唐辉明, 吴琼, 雷国平. 一种考虑水力滞回效应的非饱和土弹塑性扩展 剑桥本构模型显式算法有限元实现[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 676-686.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[3] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[4] 孙 勇. 滑坡面下双排抗滑结构的计算方法研究[J]. , 2009, 30(10): 2971 -2977 .
[5] 张明义,刘俊伟,于秀霞. 饱和软黏土地基静压管桩承载力时间效应试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3005 -3008 .
[6] 刘振平,贺怀建,李 强,朱发华. 基于Python的三维建模可视化系统的研究[J]. , 2009, 30(10): 3037 -3042 .
[7] 张建国,张强勇,杨文东,张 欣. 大岗山水电站坝区初始地应力场反演分析[J]. , 2009, 30(10): 3071 -3078 .
[8] 吴 亮,钟冬望,卢文波. 空气间隔装药爆炸冲击荷载作用下混凝土损伤分析[J]. , 2009, 30(10): 3109 -3114 .
[9] 周晓杰,介玉新,李广信1. 基于渗流和管流耦合的管涌数值模拟[J]. , 2009, 30(10): 3154 -3158 .
[10] 吴昌瑜,张 伟,李思慎,朱国胜. 减压井机械淤堵机制与防治方法试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3181 -3187 .