A semi-analytical solution for frost heave prediction of clay soil

Frost heave is one of the main freezing problems for construction in permafrost regions.The Konrad-Morgenstern segregation potential（SP） model is being used in practice for frost heave using numerical techniques.However,the heat release from in-situ and migrated water in the freezing zone could result in some numerical instability,so the simulation of frost fringe is not ideal.In this study,a semi-analytical solution is developed for frost heave prediction of clay soil.The prediction results to the two tests with different freezing mode with clay soil agree well with the tested behavior,which indicates the feasibility of the solution.     

开放系统下硫酸钠盐对土体冻胀的影响

易溶盐在土中的存在及其在冻结过程中的重新分布对土体的冻结过程有重要影响.在开放系统单向冻结条件下,对青藏铁路沿线粉质红粘土进行了冻结试验.结果表明:随着冷能的持续传递,硫酸钠盐和水分向温度较低处迁移,土体0℃曲线持续降低;但基于测定的含盐土大量冻结温度的基础上,对土体冻深的研究发现,在开放单向冻结条件下土体冻深随着水盐迁移进程的发展而减小,造成与补蒸馏水的土体相比,土体的冻胀较小.同时,利用冻深发展曲线和硫酸钠水溶液相图及溶解度曲线,对土柱中的冻胀和盐胀分别进行了计算,结果认为:土体变形主要是由冻胀引起,硫酸钠结晶膨胀只发生在未冻土段,这与试验结束后对土体冻土段和未冻土段的干密度分层测定的试验结果相一致.     

硫酸（亚硫酸）盐渍土单次盐胀和冻胀发育规律研究

对盐胀和冻胀规律的研究有助于深入认识硫酸（亚硫酸）盐渍土的工程性质。通过对天山北麓水磨河流域细土平原区硫酸（亚硫酸）盐渍土盐胀和冻胀试验研究发现：（1）随着温度的降低,试样盐胀和冻胀率逐渐增大。试样冻结前土体产生的膨胀是盐胀,试样冻结后产生的膨胀是盐胀和冻胀,当土体达到-15℃以后,土体盐胀和冻胀趋于稳定。（2）硫酸钠含量不变的情况下,随着含水量的增大,其起胀温度降低。土体起胀温度取决于土体中硫酸钠析水结晶温度、硫酸钠结晶含量的多少、土体结构、内摩阻力、粘聚力、土颗粒间的引力、土体孔隙间和孔隙接触间吸收结晶硫酸钠的程度。（3）硫酸钠含量增加,其单次盐胀和冻胀率变化区间增大。     

广西霜日的气候变化特征及其与500 hPa位势高度的关系

在统计广西各站历年霜日总数、初霜、终霜日的基础上 ,分析了广西霜日的气候概况、气候变化特征及与 5 0 0 h Pa位势高度的关系。     

基于季节冻土微观结构特征的神经网络冻胀率仿真预测

为了寻求基于宏观-微观物理参数间接得到季节冻土冻胀率的途径, 根据现有技术手段容易测试到土的性质参数, 利用BP神经网络法对季节冻土冻胀率进行预测. 选取微观孔隙参数及结构单元体参数各4个、 外部条件参数3个共11个参数, 建立季节冻土冻胀率神经网络预测模型. 结果表明: 在33个检验样本中, 误差最大为0.19, 最小为0.00, 有4个样本的误差在0.1~0.19之间, 其他样本误差都在0.05以下, 占总样本数的88%, 说明模型能反映冻胀变化的基本趋势. 因此, 文中建立的基于11个宏观微观物理参数的BP神经网络冻胀率预测模型是可行的.     

近61 a黄河流域霜冻日期时空分异特征及影响因素

深入研究黄河流域霜冻演变规律,可为科学防范霜冻危害,促进气候资源合理开发利用提供依据。基于1960—2020年黄河流域83个气象站点统计资料,采用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析和相关分析等方法,对黄河流域霜冻日期时空变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)1960—2020年黄河流域平均初霜日期为10月8日,终霜日期为4月30日,平均无霜期161 d。61 a来初霜日以2.51 d·(10a)^-1的速率推迟、终霜日以-2.07 d·(10a)^-1的速率提前,无霜期以4.48 d·(10a)^-1的速率显著延长。20世纪70年代初霜日最早,终霜日最晚,无霜期最短,21世纪10年代初霜日最晚,终霜日最早,无霜期最长。(2)小波分析表明,黄河流域初、终霜日和无霜期均存在28 a左右的主周期变化。初霜日于2002年发生突变,终霜日于2000年突变,无霜期突变发生于2001年。(3)从空间分布来看,由上游、中游到下游地区初霜日逐渐延迟,终霜日逐渐提前,无霜期日数逐渐延长。初霜日在流域各地均呈推迟趋势,...     

基于Bayes判别法的霜生自动化观测模型探讨

利用安徽砀山气象站的2001—2013年冬半年(10月至次年4月)的观测资料,探讨霜生与气温、地温、水汽压和风速等气象要素的相关性,并基于Bayes判别方法,采用逐步判别分析,建立多套霜生自动判别模型。结果表明：(1)霜是否出现与日最低及夜间不同观测时次的气温、地表温度显著相关,当夜间气温或地表温度越低,低于霜点的可能性越大,结霜的可能性也越大。(2)通过回算性检验和独立样本的预报性检验,基于Bayes判别法的霜生模型,对霜未发生的平均判别准确率达到86.5%,对霜发生的平均判别准确率达到92.7%,其中用日最低地温、当日07时水汽压和当日07时风速所建立的三要素模型最优,对霜发生的判别准确率可达到90%以上。因此,可以将Bayes霜生判别模型与图像识别技术相结合应用于霜的自动化观测。     

1961-2012年中国5类主要冰冻天气的气候及变化特征

利用1960/1961-2011/2012年中国有冰冻天气观测且序列完整的1 600多站逐日冰冻现象数据, 研究了中国地区冰冻天气的时空气候变化特征. 结果表明: 年平均霜日数超过180天的地区主要分布在青藏高原东北部、天山、大-小兴安岭一带. 霜日数在我国中北部和青藏高原地区以增加趋势为主, 长江流域及其以南地区为减少趋势. 全国平均的霜日数为显著增长趋势, 超过0.05的显著性水平, 线性增长率达到2.03 d·(10a)^-1, 霜日发生频率增强; 年平均积雪日数超过90 d的地区分布在青藏高原东北部、天山、大-小兴安岭一带. 积雪日数无明显时间变化趋势; 年平均结冰日数超过210 d的地区分布在青藏高原、大兴安岭及天山部分地区. 结冰日数全国范围以减少趋势为主. 全国平均结冰日数有明显的年代际变化趋势, 1980-1990年为结冰日数最多年份; 年平均雾凇日数超过30 d的地区主要在天山地区、大兴安岭地区以及四川峨眉山. 雾凇日数以减少趋势为主, 长江中下游部分地区有增加趋势. 全国平均雾凇日数有显著减少趋势, 超过0.01的显著性水平, 线性递减率达到0.60 d·(10a)^-1; 年平均雨凇日数主要分布在南方云贵高原地区以及长江中下游地区的一些高山区域. 雨凇日数在华北平原地区以减少趋势为主, 长江中下游地区部分站点有增加趋势. 全国平均雨凇日数随时间有弱的增加趋势.     

人工侧向冻结条件下土的冻结试验

在人工侧向冻结、正弦和恒温2种冻结温度、开放和封闭条件下,对含水率为32 %的重塑粉质黏土进行了4组冻结试验。结果表明,补水条件相同时侧向正弦冻结试样的冻结速度比封闭正弦冻结试验的缓慢,当其冻结状态进入稳态之后,试样的整体温度场随着侧向冻结温度的正弦变化而出现相应的波动,但径向各段的温度梯度的相位滞后于正弦温度相位半个周期;正弦冻结试样与恒温冻结试样在同一条件下的冻胀量相近,封闭体系下自上而下轴向冻结试样的冻胀量高于同条件下侧向冻结试样的冻胀量;人工冻结工程中应考虑大气环境温度变化（如昼夜温差）及冷能侧向输入土体内时对冻土温度场的变化的影响。     

GLACIAL GEOMORPHOLOGY OF THE WHITE MOUNTAINS,CALIFORNIA AND NEVADA: ESTABLISHMENT OF A GLACIAL CHRONOLOGY

The White Mountains, astride the California-Nevada stateline, are the highest and westernmost of the Great Basin ranges. This range was extensively glaciated during the Quaternary Period. Glacial landforms and scattered erratics were identified in the field using primarily morpho-and lithostratigraphic criteria, and mapped on aerial photographs and topographic maps. Topographic characteristics of the glacial deposits were analyzed using standard statistical procedures. A sequence of glacial deposits was identified in terms of six glacial stages, these glaciations named according to type site, and relative ages inferred. With the exception of perched Stage I (early) deposits along the range crest, reconstructed equilibrium-line altitudes and elevation of the glacier termini increase to the present, with glacier length and inferred size decreasing through time. Preliminary data suggest that weathering and pedogenesis are also progressive, though environmental gradients mask some of these distinctions between deposits. It is hypothesized that the White Mountains have a similar glacial chronology to the adjacent Sierra Nevada, but that with the intensification of the Sierran rainshadow during the Quaternary, the extent of glaciation in the White Mountains apparently decreased through time owing to regional tectonic uplift. This had led to the preservation of a more complete sequence of glacial deposits than in the Sierra Nevada, making the delineation of multiple mid-Quaternary events possible in many valleys. Further radiometric and chronometric dating of these deposits is in progress. [Key words: Glaciation, Quaternary, glacial geomorphology, White Mountains, California, Nevada.