增湿重塑非饱和黄土时水-热运移规律研究

为研究非饱和黄土中水蒸气的吸附与运移规律,采用水蒸气对非饱和黄土进行增湿,分析蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下非饱和黄土中水-热运移规律。研究结果表明:在非饱和黄土中,水蒸气和温度的扩散范围近似于一个椭球体。水蒸气在土体中运移时,蒸汽压力沿径向逐渐消散,蒸汽运移速率减缓,土体含水率和温度也逐步降低;当蒸汽气压为0.1 MPa,温度为145℃,通气6.5 h后,水蒸气最大增湿半径为80 cm,横向、纵向有效增湿半径分别为60和70 cm;在以通气点为圆心,横向40 cm,纵向50 cm的椭球体内,含水率在12%~17%间变化,接近土体的最优含水率17.08%,增湿效果较好;延长通气时间,增湿范围和增湿程度均将增大;水蒸气增湿时,液态水和气态水迁移共存,但在有效增湿范围内以气态水迁移为主。受到土颗粒的阻碍,沿径向水分运移速率逐渐减小,但温度传导系数在两阶段内接近一个定值。水蒸气增湿法作为土体增湿的新技术与新方法,具有诸多优点,在对土体增湿的工程实践和试验中有着广泛的应用前景。

重塑非饱和黄土水-热运移规律试验研究

为研究非饱和黄土中水蒸气吸附与运移规律,采用高温高压水蒸气对重塑非饱和黄土进行增湿模型试验,研究蒸气压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下非饱和黄土中的水-热运移规律.试验结果表明:在非饱和黄土点源蒸气扩散模式中,水蒸气和温度的扩散范围近似于一个以通气点为圆心的椭球体.水蒸气运移过程中,受到土颗粒阻碍,沿径向随着蒸气压力消散,水蒸气运移速率减小,逐渐被土颗粒吸附.当距离较大时,水蒸气运移量急剧减小,使得增湿程度和增湿范围均减小,土体温度扩散速率沿径向也随含水率和距离的增大而减小;水蒸气增湿黄土时,液态水迁移和气态水迁移共存,蒸气传热和热传导同时发生.在有效增湿范围0~60 cm内,水分运移以蒸气压梯度作用下的气态水迁移为主,温度迁移以蒸气传热为主.而在有效增湿范围之外,随着蒸气运移速度减小,仅有少量水蒸气运移到该范围内,含水率变化主要是由含水率梯度引起的液态水迁移造成的,温度迁移以温度梯度引起的热传导为主.