单向冻结条件下硫酸盐渍土热质迁移及变形特性研究

对水盐补给条件下硫酸盐渍土中的热质迁移、孔隙流体相变过程以及硫酸盐渍土盐冻胀变形进行了理论和试验研究。基于非饱和土力学和热弹性连续介质理论，建立了非饱和硫酸盐渍土中水-热-盐-力多物理场耦合的数学模型，其中考虑了孔隙内相变对热力学和水力学参数的影响，通过数值模拟分析了开放系统单向冻结条件下土体内部温度场、水分场、盐分场及应力场的变化过程，并利用室内降温试验对理论模型的有效性进行了验证。研究结果表明：盐分在结晶时所析出的潜热会直接影响到水分冻结成冰的过程；土体孔隙溶液浓度在开放系统单向冻结条件的影响下随时间先快速增长至峰值而后逐渐下降，最终趋于稳定；在负温的影响下，土体内部水分相变成冰，并逐渐形成冻结锋面，随着冻结锋面的下移，土体盐冻胀程度越来越大。