饱和正冻土中的水、热、力场耦合模型

土体在冻结过程中,不论是融土区、过渡区(指正在形成的分凝冰及冻结缘区)还是冻土区所涉及的问题不仅是温度场、水分场问题,而且涉及到力学场问题,并且力学场对土体的变形过程(冻胀、压密)及分凝冰的形成起着重要的作用.依据连续介质力学、热力学原理,提出了土体冻结过程中的三场耦合方程.并指出,土体冻结过程中的体积变化与应力状态、补-排水条件、冻结条件密切相关;体变包含弹性部分、孔隙水变化引起的固结或膨胀部分、相变引起的体变及冻土区粘塑变形部分;水分驱动力控制着水分迁移量,它是由土基质势、溶质势、冰基质势、孔隙水压力及重力势组成;冻结缘现象是由于该区各点处的水分驱动力与相变温度同时满足相变条件而形成,冻结缘区含冰量的多少取决于冷能供给情况;分凝冰的形成及发展是引起较大冻胀的主要来源;分凝冰的形成条件由温度场及力学场统一控制.即温度要达到相平衡条件;孔隙水应力除用于抵抗土骨架有效应力外,还需克服土颗粒间的粘聚力