水、热、力耦合效应与路基路面温度场变化规律的研究报告简本

西部交通建设科技项目

合同号：2002 318 812 03

水、热、力耦合效应与路基路面温度场变化规律的研究

简本

长安大学

特殊地区公路工程教育部重点实验室

二零零五年十月

水、热、力耦合效应与路基路面温度场

变化规律的研究

多年冻土的面积约占全球陆地面积的23%，主要分布在俄罗斯、加拿大、中国和美国的部分地区，其中我国的多年冻土分布面积约占世界多年冻土面积的10%，占我国国土面积的21.5%，是世界上第三大冻土大国。我国的多年冻土主要分布在青藏高原、东北大小兴安岭和松嫩平原北部及西部高山区，并零星分布在季节冻土区内的一些高山上。

多年冻土作为影响冻土区生态和工程建筑的环境因子，对热扰动极为敏感，其退化和地下冰的融化会造成地面沉陷，促使热融地貌等不良物理地质现象发生，从而造成其上工程建筑和生态系统的破坏。冻土是一种对温度敏感和易变的地质体，它是在地壳内热源和外热源的综合作用下形成、发展、退化及消亡的。冻土由固体矿物颗粒、粘土塑性冰包裹体和液相水（未冻水和强结合水）和气态包裹体（水气和空气）组成，它们都各有其特性，彼此相互联系，相互作用。

从上世纪70年代起，气温趋于转暖，加之人类活动的急剧增加，使得大面积的岛状冻土区呈区域性退化趋势，大部分连续多年冻土区内表现为地温升高，季节融化深度增大，而引起冻土环境发生变化。多年冻土表面土层受到扰动或改变其地表植被、水分、日照条件等均要引起多年冻土边缘的变化，在多年冻土地区兴建公路既会造成冻土存在状态改变，同时工程也会受到冻土稳定性的影响。

由于铺设沥青路面，造成路面下土体的对流和蒸发通道被阻断及路面吸热能力增大，使得路基下多年冻土和地下冰不断融化，冻土上限逐渐下降。随着多年冻土升温与退化，沿线道路病害发生强烈，路基的不均匀变形、冻融开裂、翻浆、波浪、坑槽、松散和局部沉陷、纵裂和横裂等现象时有发生。

路基下多年冻土融化是路基不均匀变形及路面裂缝产生的重要原因已被广泛认识和接受，土体冻结过程对路基变形和路面破损的影响则研究较

少。土体冻结过程中变形场和应力场的变化是冻土地区路基路面纵向裂缝和冻胀产生的原因之一。

多年冻土地区路基的冻结过程是温度场、水分场及应力场相互作用的极其复杂的传热学、物理化学和力学的综合问题。路基的热状况、水分状况与变化规律及由此引起的应力重分布是产生道路冻害的主要因素。正确认识多年冻土的性质，预报路基热稳定状况，改善冻土中水、热分布，避免不均匀变形、纵向开裂等病害发生，是多年冻土道路建设和发展的需要。

本项目从分析国内外温度场、水分场、应力场及其耦合效应的研究现状出发，针对传统温度场、水分场及应力场等单一场研究难以深入揭示路基病害规律，不能定量解释各种病害发生原因的局限性，采用如图1所示技术路线开展研究，取得了大量的创新研究成果。

图1 研究采用的技术路线

一、考虑综合因素的路基路面温度场变化规律研究

影响多年冻土地区路基温度场的因素是极其复杂的，概括起来有三个方面：外部气候条件、冻土内在因素、公路工程特点。外部气候条件是路基体系所处于的自然环境，包括年平均气温、太阳辐射状况、风速、风向、大气降水、蒸发等。冻土内在因素是决定路基热稳定性，影响路基温度场的内在因素，包括基底天然冻土分布状况，冻土类型、冻土层厚度、土质、含水量、地下冰厚度、年平均地温等。公路工程特点是公路修建后自身的几何尺寸、形状等工程要素，包括路基高度、路线走向、路面类型及结构组合等，如图2。

针对多年冻土地区路基与一般路基的不同，在非稳态温度场控制方程的基础上建立了多年冻土地区伴有相变的路基非稳态温度场控制方程，采用Galerkin法求解伴有相变的路基非稳态温度场偏微分方程，在空间域内采用混合单元网格划分，在时间域内用有限差分格式划分的混合解法进行冻土路基温度场有限元分析。

图2 多年冻土路基温度场影响因素关系图

综合考虑了气温、辐射、风速、风向、蒸发等影响路基温度场的真实气象因素，将诸多气象因素综合为第Ⅱ类、第Ⅲ类边界条件的叠加组合，对五

道梁地区的典型路基进行有限元计算，经验证，计算结果与实测结果基本一致，体现了相同的变化规律。研究表明，由于全球气候的持续变暖，多年冻土升温，呈退化趋势。从长期来看路基基底融深呈下降、融土核呈增大趋势。路基下多年冻土的稳定性受到了极大的影响。

路基高度对路基温度场与基底冻土温度状况有着强烈的影响。对不同稳定类型冻土，增高路堤保护冻土的工程措施具有不同的适用性。对于中低温冻土地区，抬高路堤可保护基底多年冻土，对于高温不稳定冻土地区，过度地增高路堤易造成路基本体的失稳。利用基底多年冻土人为上限与路基内融土核高度两个指标分别作为多年冻土地区路基下临界高度与上临界高度的控制指标，对不同气温地区提出路基的合理高度。

路线走向对冻土路基温度场的对称性有着很大影响。东西走向路基内部温度场不对称性最为显著，南北走向的路基温度场基本对称。当路基有坡向差异时，路基的阴阳坡效应与季节密切相关，夏季阴阳坡效应较弱，冬季阴阳坡效应强烈。另外，当路基有坡向差异时，两侧边坡的阴阳坡效应强弱还与外部气温环境有关，年均气温越低，阴阳坡效应相对越强。

仅从温度场考虑，采用水泥路面可将路面年均温度降低2.2℃，显著改善基底冻土的温度状况。路面的降温效应呈季节性变化，冷季较弱，热季较强。从对基底冻土温度状况影响的分析来看，路基高度、路面类型、年均气温三者之间存在某种程度上的动态等效关系，其中以路面类型与年均气温的等效关系最高。

项目组自行研发了测试设备，对对流换热边界条件进行了试验研究，得出青藏高原地区沥青混凝土路面及水泥混凝土路面与空气间对流换热系数的推荐值，如图3和图4所示。在低温实验室模拟野外实际情况开展室内大型冻土路基模拟试验，并利用多年冻土地区伴有相变的非稳态温度场控制方程进行模拟验算，论证了温度场模型的正确性及采用室内大型模型试验模拟野外现场路基的可行性。

图4 对流换热系数测试仪图

从对基底冻土温度状况影响的分析来看，路基高度、路面类型、年均气温三者之间存在某种程度上的动态等效关系，其中以路面类型与年均气温的等效关系最好。

第一类等效：路面类型与年均气温的等效对于2.5m高度路基，年均气温为－6℃地区的沥青路面与年均气温－4.5℃地区水泥路面路基基底的最大融深基本相同。

第二类等效：年均气温与路基高度的等效对于铺筑沥青路面的路基，年均气温－5.2℃地区3m高度路基与年均气温－4.5℃地区4m高度路基基底融深的变化保持基本一致。

第三类等效：路面类型与路基高度的等效对于年均气温－5.2℃地区，铺筑水泥路面2.5m高度的路基与铺筑沥青路面3.6m高度的路基在运营10年后基底融深相接近。

水泥路面的采用可以降低路面的温度，但边坡状态并未改变，边坡温度不能得到降低，故上述等效关系仅限于基底融深状况的近似模拟，而路基内部温度状况并不相同。就其精度而言，以路面类型与年均气温的等效最高，年均气温与路基高度的等效精度次之，而路面类型与路基高度的等效精度最低。二、冻土路基水、热、力三场耦合理论与计算研究

针对多年冻土路基中热流及温度分布将引起土体中水分运动参数及其土水势值发生变化的现象，基于传统土体水分等温模型，引进非等温扩散流方程，考虑温度梯度造成冻土内水分流动，建立冻土路基中水分迁移的有限元控制方程，应用有限元的数值解析方法研究水分迁移规律。

开展土样温度场与水分场相互影响与作用关系试验，得出温度梯度是导致水分迁移产生的重要因素之一，并应用水热耦合模型对试件的温度场、水分场进行数值模拟，论证了在冻土路基水分迁移控制方程中引进温度梯度水分扩散率概念的合理性，验证了水热耦合数值模型的正确性。

基于弹性理论建立了冻土路基变形场及应力场的二维数值计算模型，并应用有限元法求解路基土体冻结时变形场和应力场分布规律。通过对路基范围内冻胀带与路基土体的应力场和变形场关系的研究，分析了不同范围冻胀带对路基顶面变形场和应力场的影响，进一步揭示了冻土路基破坏的机理，提出了敏感冻胀带的范围及应力极值点产生的位置。

建立了融沉计算模型，进行冻土路基变形场及应力场二维数值计算，分析了路基表面的竖向及横向位移的分布规律、路中沿深度方向的竖向位移变化规律及路基表面横向应力分布规律。

借助冻土路基中水分迁移的有限元控制方程和冻土路基变形场及应力

场的二维数值计算模型，对不同水分迁移造成的土体冻胀路基变形场和应力场进行了研究，揭示了水分迁移量的多少与路基破坏程度的关系。

基于多年冻土地区路基非稳态温度场控制方程、水分迁移的有限元控制方程及路基变形场和应力场的计算模型，提出了水热力三场耦合计算模型及三场耦合计算流程。结合实体工程计算，说明典型路段水热力三场的耦合过程并给出数值结果，分析了路基温度场、水分场及应力场相互作用影响规律。

三、冻土路基三场耦合效应的变化规律研究

对青藏公路K3363+800段冻土路基进行了温度场单场计算和温度场与水分场耦合效应的计算，通过两者计算结果的对比，反映出对路基进行温度场单场计算分析的局限性。验证了考虑水分迁移导致土体热物理参数发生变化，使得计算的温度值接近于实测结果。

土中水分运动及含水量分布是和热流及温度分布相互联系的，即在通常情况下，土中含水量的分布和变化，将使土体剖面各点处的热特性参数（比热容和导热系数等）各不相同，且随时间变化。

土中的热流及温度分布反过来也对水流运动产

生影响。温度变化将引起水的物理化学性质变

化，从而导致土体水分运动参数的变化。本研

究进行了试验研究，采用由长安大学自行研究

开发的水分迁移测试系统，首次在土样无破损

的条件下，对土柱中的点位进行温度和含水量的动态观测。该试验测试系统共由三大部分组成，试验装置如图6所示，包括含水量与温度的测试装置（温度传感器及水分传感器等）、试件的温度控制装置（冷浴、顶板及底板等）和试件的绝热装置（隔温壁）。土柱试件高为22cm ，直径为16cm 。

通过试验观测得到，不同时刻温度随试件深度的变化曲线（如图7）及不同时刻水分随试件深度的变化曲线（如图8）。土柱冻结后从表层向下土体含水量将会提高。当土体发生单向冻结时，土柱从上到下产生较大的温度梯度，从而改变了土体中的水量平衡，使其水分场发生重新分布，水分从土样的暖端向冷端迁移，进而土柱上层的含水量较冻结前有所提高。

顶板温度传感器

冷浴试样底板水分传感器冷浴

排气管图6 试验装置示意图

图8 不同时刻含水量随深度的变化曲线

对隔热板路基水热耦合效应分析得出：在夏季，隔热板阻止了外界热流对于路基内部的侵入，致使路基土体内部温度处于0℃左右，隔热板上部的温度高于下部，致使水分在板上部积聚显著；在冬季，隔热板下部温度降低

极为缓慢，此时隔热板不利于下部土层的散热，隔热板下部温度高于上部，导致水分在其下部产生剧增现象。

应用冻土路基非稳态温度场的控制方程和冻土路基变形场的二维数值计算模型，对1月及12月路基温度场及应力场和变形场进行有限元分析，得出12月份冻结冰锋线分布较大，路基的破坏易在坡脚处产生；1月份冻结冰锋线分布范围较小，路基破坏大致发生在竖向位移较大的路基中部。

结合冻土路基温度场与变形场的耦合模型，建立隔热板路基的冻胀模型，进一步分析隔热板路基温度场的变化规律，及路基温度场对变形场的影响。

借助冻土路基中水分迁移的有限元控制方程和冻土路基变形场及应力场的二维数值计算模型，研究不同水分迁移造成的土体膨胀的路基变形场和应力场。在冻胀范围一定的情况下，路基土体内水分迁移的多少将决定发生最大变形及产生最大应力值的大小；且随着水分迁移量的增加，路基表面产生的裂缝有从坡脚向路中发展的趋势。

结合实体工程计算，说明典型路段水热力三场的耦合过程并给出数值结果，分析了路基温度场、水分场及应力场相互作用影响的规律，如图9和图

对不同冻土稳定类型地区，隔热板路基冻土的保护效果与适用范围亦不相同。在年均地温为－1℃的中温过渡型多年冻土地区，隔热板的采用可最大程度地发挥作用。

隔热板的最佳埋深受年均地温、施工季节、路基高度等因素的影响，若路基高度较为低矮，宜浅埋，若路基高度较高，宜中埋，当施工季节温度较低时，隔热板宜中埋（高路堤）或浅埋（低路堤）以发挥最佳的保温隔热效果。

（2）通风管路基

通风管管径对路基温度场有较大影响，通风管中心距等间距时，大管径的通风效果要好于小管径通风管的通风效果。通风管路基的通风效果，随着

距路中线的距离增大呈减弱趋势，且管径大的通风管路基这种趋势变化越快。此外通风管路基的通风效果，从通风管下土体到通风管间土体呈减弱趋势，且管径大的通风管路基这种趋势变化缓慢。

通风管埋设深度对路基温度场有较大影响，对于降低路基温度冷却路基，冷季通风管埋设深度越大，即通风管越靠近原地表面，冷却路基的效果越明显。暖季通风管对保护冻土有不利影响，通风管埋设深度越大，即通风管越靠近原地表面，这种影响就越明显。

通风管间距对路基温度场有较大影响，冷季通风管间距越小，降低路基温度冷却路基的作用效果越明显，对于保护路基冻土越有利。暖季空气温度高于路基土体温度，此时空气对流对保护冻土有不利影响，通风管间距越小这种不利影响越明显，但由于累积效果作用，小管距通风管路基状况在暖季依然良好。

关闭通风管端口对路基温度场有一定影响。暖季外部空气温度高于地温，此时空气对流对保护冻土不利，通风管端口关闭减弱了空气对流使得通风管路基在暖季吸入热量较少，削弱了破坏冻土的不利因素，使关闭通风管端口路基相对普通通风管路基而言在暖季更具优势。冷季这两种路基形式所处环境相同，对保护冻土作用一致，但由于暖季时关闭通风管路基吸入热量较少，冷季储存冷能相当，经年累积作用下，冷季关闭通风管路基的温度状况也略优于普通通风管路基。

（3）块石通风路基

利用数值仿真方法，比较了块石通风路基的温度场与速度场随时间的变化，及其工作原理与物理特性；以路基高度为2.6m，块石粒径为10cm，块石层厚度为1.2m，埋设高度为0.5m的块石通风路基为例，分析路基运营20年后的空气速度矢量图（如图11～14）。

图11 第20年10月20日的块石层内空气速度向量图

图12 第21年1月20日的块石层内空气速度向量图

图13 第21年4月20日的块石层内空气速度向量图

图14 第21年7月20日的块石层内空气速度向量图

从上述图中可以看出，块石通风路基在一年的各个时间段内的速度大小与方向是不同的。在寒季，块石层内的空气基本上向上流动，说明此时块石层内的能量传输主要是对流，空气速度相对于暖季大2～5倍，说明对流换热比较剧烈；在暖季，块石层内的空气基本上向下流动，说明起主导作用的能量传输形式主要是传导，空气速度也比较低。对流相对于传导，是更为有效的热传输方式，因此这种波动的周期性对流过程将使块石路堤产生主动冷却地基——热二极管效应，从而保护冻土，维护路基稳定。

同时，对比了块石通风路基与普通路基的使用效果，验证其在多年冻土地区应用的可行性；不同块石层厚度路基的温度场分析认为，块石层厚度超过1.5m后，不同厚度时路基温度极为接近，因此认为块石层的最大厚度不宜超过1.5m，而小于0.9m厚时，在暖季出现部分融化，说明其对冻土的保护作用要差一些，为使路基更稳定，块石层的适宜厚度为0.9～1.5m。

计算表明，无论是5cm还是20cm粒径的块石路基，都能保护路基下冻土，但10cm粒径以上的块石路基体其温度更低，更有利于冻土的稳定，因此认为块石路基的块石粒径宜大于10cm，且在一定范围内有越大越好的趋势。

温度场分析可知，块石层埋设位置距地表高度越小，其对冻土的保护作用越强，因此为了最大限度地发挥路基中块石层的作用，仅从温度场角度考虑为保证最大的降温效果，块石层宜直接埋设在地面上（即离地高度为0m 处）。但是综合考虑路基排水及稳定，块石层离地面高度宜为0.5m。

五、主要创新点

（1）进行了模拟野外多年冻土地区路基的室内大型模型试验，通过对试验结果及数值分析，验证了理论方程的正确性和室内模型的可行性，并建立了伴有相变非稳态温度场控制方程。

（2）在传统的土体水分等温模型的基础上，引进温度梯度水分扩散率

的概念，考虑温度差值形成的温度梯度造成水分的流动与相变，建立了冻土路基中水分迁移的有限元控制方程，应用有限元的数值解析方法给出水分迁移的规律。

（3）从热力学理论和渗流学原理出发，实现了冻土路基水、热双向耦合的计算，并分析了温度场分布规律及水分迁移的趋势。

（4）通过对多年冻土路基水分场和应力场的耦合效应分析及温度场和应力场的耦合效应分析，揭示了路基破坏的机理。

（5）基于多年冻土地区路基非稳态温度场控制方程、水分迁移的有限元控制方程及路基变形场和应力场的计算模型，提出了水热力三场耦合计算模型及三场耦合计算的流程并结合工程实例进行了三场耦合效应分析。

（6）对块石通风路基进行了空气速度场分析，研究了其具有热二极管效应的主动冷却地基机理；结合温度场分析，提出了块石通风路基的层厚、粒径和埋设位置等合理结构型式。

（7）建立了隔热板路基的温度场、水分场及应力场耦合模型，分析了隔热板路基的三场分布规律。

ABAQUS顺序热力耦合分析实例

ABAQUS顺序热力耦合分析实例此实例中需要确定一个冷却栅管的温度场分布。温度场的求解采用稳态热分析，在此之后还将进行热应力分析来求出冷却栅管在温度作用下产生的位移和应力分布。由于冷却栅管比较长，并且是轴对称结构，根据上述特点，可以简化有限元分析模型。此实例中使用国际单位制。 1、part中创建轴对称可变形壳体，大致尺寸为1，通过creat line创建一个封闭曲线（0.127,0） （0.304,0）（0.304,0.006）（0.152,0.006）（0.152,0.031）（0.127,0.031）（0.127,0） 使用creat Fillet功能对模型倒角处设置0.005的倒圆角。倒角后，模型并未改变，需要在模型树中，part下的Features右键，Regenerate，最终模型如下图所示。 2、在材料模块中定义密度7800，弹性模量1.93E11，泊松比0.3。所不同的是，热分析还需 要指定热传导系数以及比热。在Thermal里输入参数，热铲刀系数25.96，比热451。 3、创建截面属性以及装备部件，和普通的静力分析设置一样。 4、Step有所不同，分析类型仍为通用分析步，下面要更改为Heat Transfer。在Edit Step窗 口中，使用默认的瞬态分析（Transient），时长设置为3s。切换到Incrementatin进行相应的设置，如下图。

5、Load模块中，设置左边温度为100度，右边及上边温度为20度。Creat BC，类型选择 Other>Temperature。在纯粹的热传导分析方程中，没有位移项，因此不会发生刚体位移，这里也就不需要设置位移边界条件。 6、接下来划分网格，种子尺寸给0.005，单元类型需要在单元族中选择专门用来热分析的 Heat Transfer，查看下面确保使用的单元为DCAX4。使用结构化的全四边形网格划分方法。 7、到此，热分析的设置已经完成，可以提交计算，完成后，查看变量NT11即为节点温度。

岩体水力学中多相介质的几种耦合作用问题

岩体水力学中多相介质的几种耦合作用问题一．引言 岩体水力学是介于岩体力学和渗流力学之间的一门新兴的边缘学科，主要研究水与岩体相互作用下，地下水的渗流规律及工程岩体的变形破坏规律。多相介质的耦合相互作用是岩体水力学研究的核心。 60年代末70年代初，法国国家地质局矿产地质研究所的C.Louis教授，在他的论著Rock Hydraulics中，首次提出了岩体水力学这一新的学科概念。他认为这一学科的主要目的是分析裂隙岩体的水力学性质和特征，研究液流现象及其效果。80年代及90年代初，已经有了很大的发展。综合近年来土木工程中大量有关地下水渗流与岩体相互作用问题的研究成果，可以把岩体水力学概述为介于岩体力学和渗流力学之间的一门边缘学科。由于这一学科从一开始就与实际工程建设密切相关，因而是一门应用性很强的学科。 二．裂隙岩体水岩的相互作用 水在岩体中的作用包括两个方面：一方面是水对岩体的物理化学作用，在工程上常用软化系数表示；另一方面是水与岩体相互耦合作用下的力学效应，包括空隙水压力与渗流动水压力等的力学作用效应。 裂隙岩体渗流模型有三种，即孔隙介质模型（等效连续介质模型及基于裂隙网格水力学的裂隙网格模型）、双重介质模型和似双重介质模型。目前普遍采用后一种模型，即将大的裂隙按渗流模型考虑，而将数量众多的细小裂隙按等效连续介质处理，这样既实用简单又基本上模拟了裂隙岩体结构的力学特征。

三．多相介质的耦合相互作用 现在工程界普遍认为裂隙在岩体水力学中起着决定性的作用。在该领域内，把岩石介质视为各向异性的不连续体，裂隙的产生破坏了岩体的整体性，并成为液流通道。这里的裂隙构造包括岩体经历一切地质作用后形成的不连续结构，因此，它是一个广义的概念，由于地质力学作用的环境不同，因而具有不确定的方向和大小，表现出渗流的各向异性；另一方面，从水力学的观点，我们把岩体当作单元组合体，把单条裂隙的液流势扩大到整个岩体，这样由于裂隙本身的不规则性和方向性，以及充填物等的影响，在整个岩体裂隙系统中，就能确定地下水的水力势。 在岩体水力学的研究范畴中，最为突出的是液流与岩石介质的相互作用问题，目前研究的热点是渗流与应力的耦合，这实际上是工程中多相介质的耦合相互作用问题（如图1）。主要表现在以下几个方面： 1．岩层材料的多重复合构成裂隙与复合岩层的耦合相互作用 一般的，多重复合岩层界面由层理（部分为节理、劈理或断层）构造组成，各岩层（包括充填物或夹层）具有自身的力学性质，其变形特性也有差异，但在

公路路基路面常见水损害及对策分析

公路路基路面常见水损害及对策分析 发表时间：2016-10-12T14:59:06.670Z 来源：《基层建设》2015年34期作者：杨迎春 [导读] 近年来，路基路面的施工在路桥建设中越来越严重，因为，只有保证路基路面施工的质量，才能保证道路的顺畅运行。 云南省丽江市古城区交通运输局云南省 674100 摘要：近年来，路基路面的施工在路桥建设中越来越严重，因为，只有保证路基路面施工的质量，才能保证道路的顺畅运行。目前，水损害在现行的道路中对道路产生的影响很大，其破坏严重的影响了行车的安全，从而留下了很大的安全隐患。而道路中比较常见的一种病害就是路基路面发生水损害，因此，我们一定要对这类病害做好预防工作，保证道路的顺畅通行。 关键词：公路；路基路面；常见水损害 引文： 目前，我国的交通业的蓬勃发展拉动了经济增长，而在公路工程的施工质量上来看，我国对公路建设的重视度愈来愈高。基于此，我们只有提高公路的施工质量，保障好公路的路基路面，才能提高车辆行驶安全。路基路面水损害在近些年公路发展过程中日趋频繁严重，因为这是在公路道路中较为常见的损害之一，所以，对这一损害的治理和预防工作的加强已经显得格外重要。 1公路路基路面常见水损害的主要分析 1.1公路的路基水损害分析 公路路基的施工在公路的建设施工过程中比较的重要，倘若是施工过程中填筑土中的水过大或者是压实的环节遇到阴雨天，就会在碾压时出现翻浆现象。在公路的路基当中，在施工的后期车辆荷载作用下出现坍塌以及沟槽的现象发生，就说明了其稳定性以及密实度没有达到标准，从而就会对车辆的行车安全造成很大程度的影响。 1.2公路水泥混凝土水损害分析 在公路的混凝土路面时，由于在排水体系的设计不健全以及施工控制不严，或者是在外侧的车道横坡控制不好，就会导致水损害，水损害会使路面变得高低不平，还有反坡的情况，这些情况会使公路路面出现积水的情况，从而使公路路面造成短板或者是破碎板，当车辆行驶到公路路面的病害位置的时候，在断板的缝隙内就会冒出泥浆以及积水，并且这种现象也会一直持续到雨后。 1.3公路的沥青路面的水损害分析 公路沥青路面的水损害的表现形式主要就是以水损害性的侵蚀麻面以及松散和坑槽，并且如果如果没有及时的进行修复公路沥青的路面的水损害，渗水就会进一步的对公路的路基造成损害，从而会使于公路路基严重沉陷，造成公路的路面以及基层出现开裂的情况，并且当雨水渗入到基层当中，公路的路面在雨水的侵蚀作用下就会伴有翻浆的现象。 2公路路基路面水损害的原因分析 2.1公路路基的水损害原因分析 首先对于公路的路基水损害来说，在对其进行施工的时候由于土的含水量超过了标准的含水量，在压实的过程中不能达到密实度的要求。在这一基础上如果含水量继续增加并进行碾压的话，这样就会使得土体的内部出现剪切破坏，而土颗粒的四周有一层水膜在受到压力的时候这些水膜就会在这一作用下变薄，使得其它的一些水分成为自由水，进而出现翻浆的情况发生。公路施工投入使用之后在雨水的冲洗之下边坡就会出现水土流失，由此就发生了空洞和沟槽，这对于公路的路基稳定性有着严重的影响，势必造成安全隐患。 2.2公路水泥路面水损害原因分析 由于水渗到了公路路面的结构层，由于没有对其进行及时有效的采取处理措施，在基层的水就会处在饱和的状态，在重压下就会形成“唧泥”，从而就会使细粒的材料发生流失以及冲刷和移动的情况，就会造成公路的路面出现错台以及不均匀的支撑和纵横向的裂缝，而后就会造成断板以及沉陷。其中还有由于冻融致使公路路面的基层出现松散或者破碎的情况，这样就失去了支撑能力，然后就会造成一些其它的病害在公路的混凝土面板上的得到反射。 2.3公路沥青路面水损害的原因分析 对于沥青路面所产生的水损害主要就是由于降水和交通量等，在降水量比较大的地区水损害比较的严重，公路沥青路面混凝土的空隙以及面层和基层的交界处有自由水的时候，在车辆行驶过程中会产生比较大的抽吸力以及水压力，这对于材料的细料进行冲刷虽然在少量的过程上不会有什么损害，但是在持续的冲刷下就会使得沥青膜逐渐的剥落。在内因方面是对基层施工中混合料的水分含量过小或者是过大，这样就会造成压实的密度以及强度达不到标准，从而产生反射的裂缝，而此时水会随着裂缝对沥青混合料造成损害。 3针对公路路基常见水损害问题的解决策略探究 根据以上公路路基路面的水损害的问题和原因分析，笔者对其制定了相应的方案加以合理化的应对。首先要能够采取合理的结构层厚度，公路的路面压实会对沥青混合料的空隙率有着直接的影响，倘若压实不够就会造成水损害破坏现象的发生。为了能够对混合料的离析情况得到减轻提高其均匀性，不仅要能够在设计的选择和压实厚度的匹配类型方面得到重视，还要能够在施工的过程当中采取一些措施来进行防止。故此这就需要在集料的生产管理方面得到加强，要尽量的使用均质以及清洁的集料，在拌合时要对油石比严格的加以控制，并要能够防止沥青混合料在运输的过程中发生离析，优化摊铺的工艺并加强压实，对于压路机的数量以及类型等要能够合理的安排。 针对公路的路基水损害要在对其施工的过程中，对于土壤的含水量检查频率要得到有效的加强，对于含水量过大的情况要能够加以处理，在雨天的时候要能够对公路路基的积水及时的排除，防止渗入到地基内形成水囊。在积水还没有干的情况下不能进行施工，在路基建设完成之后出现翻浆的情况要有专业的人员进行及时处理，对于边坡冲刷情况要能够及时的得以修复并采取种植草皮等措施进行防御水损害。 在对水泥混凝土的公路路面水损害的处理过程中，要对其产生的原因进行详细的分析，这样能够有效的对路面积水的主要途径给切断了，从而能够达到预防水损害的目的，而对于水损害的因素比较的多样化，要从设计和施工以及养护的重要环节进行着手，在监管的力度上得到加强。在水泥混凝土的公路路面的水来源主要是春冬季的地下水升高以及路面水从路面中央分割带、从接缝以及裂缝当中进行了渗入，还有就是绿化带以及路肩水的渗入等。在设计的过程中，要能够保证横坡的安全以及排水能力的加大，对路基的沉陷等问题要能够充分的考虑。施工过程中在接缝的清洗以及公路的表面工作要处理好，在混凝土的强度不是很高的时候切割的缝壁表面比较粗糙，这对于灌

蒸汽管道温度损失计算及分析

热水供热管道的温降 1 ?计算基本公式 式中：管道单位长度传热系数w∕'m ?°C tp —管内热媒的平均温度°C tk —环境温度。C G —躺质量流量1? / S O C —热水质量比热容J / Kg. O 1 ——管道长度ni 由于计算统果为每米温降，所以L 取Im 1?2?管道传热系数为 k = ____________________ 1 __________________ g 1 壬 1 ] d i4,1 1 ------------ F > ----------- In E H -------------------- H n ^Zd n ι=ι 1 "w w 式中： J , %—分别为管道内外表面的换了系数w∕m 2?o C dn , 分别为管道（含保温层）内外径m &—管道各层材料的导热系数 w∕m ?°C （仝属的导热系数很高，自 身热阻很小，可以忽略不计）。 1 —管道各层材料到管道中心的距离m 1?1温损计算公式为: At=kg(tp-tQ 1 G ?C

J 2.1内表面换热系数的计算 根据H.Hansen的硏究结果”管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算: Pr为普朗特常数查表可得，本文主要针对供水网温度和回水网温度进行查找得： 90摄氏度时Pr=1.95;S 75摄氏度时Pr=2.38; 2?2外表面换热系数的计算 由于采用为直埋方式，管道对土壤的换热系数有： 式中： 人一管道埋设处的导热系数。 Ilt—管道中心到地面的距离。 3 ?假设条件： A. 管道材料为碳钢（w"5% ） B. 查表得：碳钢在75和90摄氏度时的昙热系数A都趋近于 36.7 w∕m?°C

路基路面工程名词解释

1、标准轴载：我国路面设计用单轴双轮组100KN作为标准轴载，以BZZ-100表示。 2、半刚性基层：主要使用水泥，石灰或工业废渣等无机结合料，对级配集料做稳定处理的基层结构。 3、边沟：边沟设置在挖方路基的路肩外侧或矮路堤的坡脚外侧，走向多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。 4、被动土压力：当挡土墙土体挤压移动时，土压力随之增大，土体被推移向上滑动处于极限平衡状态，作用于土体对强背的抗力称为被动如压力。 5、沉陷：指路基表面在垂直方向产生较大的沉落。 6、车辙：路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积永久变形。 7、车辙试验:车辙试验是在规定尺寸的板块压实沥青混合料试件上，用固定荷载的橡胶轮反复行走后，测定其变形稳定期每增加变形1mm的碾压次数，即动稳定度，以次/mm表示。 8、当量轴次:将交通量中各级轴载换算为BZZ—100后得到的轴载作用次数。 9、当量土柱高：在边坡稳定性分析时，以相等压力等效替代车辆设计荷载的土层厚度。 10、当量高度:在边坡稳定性验算时需要按车辆最不利情况排列，把车辆荷载换算成当量土柱高，即以相等压力的土层厚度来代替荷载，叫当量高度，用h。表示。 11、挡土墙:挡土墙是一种能够抵抗侧向土压力，用来支撑天然边坡或人工边坡，保持土体稳定的建筑物。 12、陡坡路堤：修筑于地面横坡度大于1：2.0的陡峻山坡上的路堤。 13、地基反应模量：WINKLER地基模型描述土基工作状态时压力P与弯沉L之比。 14、堤岸防护：针对沿河滨海，河滩路堤挤水泽路堤而采取的防止水流破坏和加固堤岸的防护措施。 15、第二破裂面:当挡土墙墙后土体达到主动极限平衡状态时，破裂棱体并不沿墙背或假想的墙背滑动，而是沿着土体的另一破裂面滑动，该破裂面称为第二破裂面。 16、冻胀：在正温度区内，因零度等温线附近土中自由水和毛细水的冻结，形成了同较深土层之间的湿度坡差，从而促使下面的水分向零温度等温线附近移动，而这些过量的水分冻结后体积膨胀，使路基隆起和路面开裂，发生冻胀。 17、翻浆：春融时，路基上层的土首先化冻，应水分过多而变得极为湿软，在行车作用下泥浆就沿路面裂缝冒出，形成翻浆。 18、高路堤：填土高度高于18m的土质路堤和大于20m的石质路堤。 19、刚性基层：采用低强度等级的混凝土修筑基层混凝土板而形成的沥青路面基层结构。 20、刚性路面：主要只用水泥混凝土做面层或基层的路面结构。主要靠水泥混凝土板的抗弯拉强度承受车辆荷载的作用。 21、工程地质法：对照当地具有类似工程地质条件而处于极限稳定状态的天然山坡和人工边坡的情况，据以推断路基的设计断面是否稳定。 22、公路自然区划：将自然条件大致相近并且从事公路规划，设计，施工，管理时有许多共性因素可以相互参考者划分为同一区划。 23、工程地质法：通过长期的实践和大量的资料调查，拟定不同的土质类别及其所处状态下的边坡稳定值参考数据，在实际工程边坡设计时，将影响边坡稳定的因素作比拟，采用类似条件下的边坡稳定值作为设计值的边坡稳定分析方法。 24、滑坡：一部分土体在重力作用下沿某一滑动面滑动。 25、回弹模量：反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。 26、化学加固法：利用化学溶液或胶结剂，采用压力灌注或搅拌混合等措施，使土颗粒胶结起来，达到加固目的。

基于热力耦合的汽油机曲柄连杆机构结构分析

基于热力耦合的汽油机曲柄连杆机构结构分析 高洪1，胡静丽2，张海涛1，柳剑玲2，李玲纯1 （1.安徽工程大学机械与汽车工程学院 安徽芜湖 241000） （2.芜湖市质量技术监督局，安徽 芜湖 241000） 摘要：基于能量守恒、质量守恒和理想气体状态方程，建立汽油机作功行程气体质量、温度、压力随曲轴转角的函数关系求解模型。在此基础上，将曲柄连杆机构视为装配体，基于单区模型对该装配体进行热力学分析，基于多体动力学对该装配体进行机械负荷分析。最后在ANSYS12.1软件中实现该装配体的热力耦合分析。上述方法可用于解决曲柄连杆机构结构设计的强刚度评价问题，有助于缩短汽油机开发周期和减少成本。 主题词：汽油机；装配体；热负荷；机械负荷；热力耦合；结构分析 1 引言 对内燃机曲柄连杆机构的结构设计强刚度评价，一般有实验法和理论分析法两种。实验法固然可靠，但周期长耗资大；而理论分析法则一般对活塞作热力学分析，对连杆曲轴等只 作单一机械负荷分析[1~3]。 我们认为，从内燃机工作实际看，曲柄连杆机构应是机械负荷与热负荷耦合作用的。因此本文将多场耦合技术与装配体有限元分析技术结合，提出了基于热力耦合分析的汽油机曲柄连杆机构结构分析方法，可用于解决曲柄连杆机构结构设计的强刚度评价问题。 对内燃机工作过程的数值模拟，一般有单区（Single-Zone ）模型、双区模型、多区（Multi-Zone ）模型等。单区模型满足基本假设，即系统内各参数不随空间坐标而变化，只随曲轴转角而变化，其对应的数学模型为常微分方程组。而双区模型、多区模型则是单区模型的推广，前者用于排气污染分析和预测，后者则是将系统划分为n （n ≥3）个互相独立的子区，每个子区内各自满足单区模型基本假设，通过联立n 组微分方程可得燃烧室内各参数的数值解。 因讨论的目标是曲柄连杆机构各零件的强刚度问题，只涉及汽油机负荷、速度等运行特性并不计算有害排放物，故热力学分析中采用单区模型；机械负荷分析中则依据多体动力学进行。最后在ANSYS12.1软件中实现曲柄连杆机构装配体的热力耦合分析。 2 作功行程气体质量、温度、压力随曲轴转角的关系 四冲程汽油机工作过程是包含物理、化学、流动、传热、传质的复杂过程，一般由能量守恒方程、质量守恒方程和理想气体状态方程把整个过程联系起来： ???? ?????=+=-+-+++=mRT pV d dm d dm d dm u h d dm u h d dm d dV p d dQ d dQ mc d dT e s e e s s W B v ?????????)]()([1 （1） 其中，?为曲轴转角，Q B 为燃料在气缸内燃烧放出的热量，Q W 为通过气缸壁面传入或传出的热量，h S 为进气门处工质的比焓，h e 为排气门处工质的比焓，u 为工质的比内能，c v 为定容过热比热容，m 为气缸内工质质量，m s 为流入气缸的质量，m e 为流出气缸的质量，R 为气体常数，p 为气缸内工质压力，V 为气缸工作容积，T 为气缸内工质温度。

水热法制备CaWO4：Dy3+蓝白光荧光粉

项目名称：水热法制备CaWO4:Dy3+蓝白光荧光粉系别： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导老师： 时间:2014年11月30日

材料专业综合设计实验报告 水热法制备CaWO4:Dy3+蓝白光荧光粉 1实验目的 1）熟悉和掌握CaWO4:Dy3+荧光粉材料制备工艺过程及原理及性能测试与结构表征； 2）理解水热法工艺因素对材料性质与结构的影响； 3）培养学生的创新意识、创新能力、科学态度，使其具有较强动手实践能力、初步的科研开发能力和科技研究能力； 4）培养学生综合设计实验的能力，提高分析问题、解决问题和动手能力，为学生毕业后从事材料生产与检测奠定基础。 2实验原理及步骤 2.1 概论 白光LED因具有体积小、能耗少、寿命长、反应速度快，环保等优点被誉为第四代照明光源，前实现产业化的光转换型白光LED技术主要有：一是用GaInN芯片的蓝光与黄色荧光粉混合发出或GaInN芯片的蓝光与其激发红绿色荧光粉的红绿光混合成白光；二是用紫外、近紫外的GaInN芯激发RGB三基色荧光粉得到白光。然而，在“蓝光LED+黄色荧光粉”结构中，因缺乏红色荧光粉导致显色指数低、色彩还原性差等问题；在“蓝光LED+红绿荧光粉”结构中，绿色荧光粉的发光效率基本上能满足需要，但红色荧光粉的效率要有较大提高；在“紫外、近紫外LED+三基色荧光粉”结构中，三种荧光粉的效率都需要较大提高，其中红色荧光粉的效率最低。因此研究一种发光效率高、发光稳定性好的红色荧光粉，用于“蓝光LED+红绿荧光粉”体系和“紫外、近紫外LED+三基色荧光粉”体系或者补充“蓝光LED+黄色荧光粉”系统缺少的红色部分都是很有意义的。 LED用荧光粉可分为有机材料和无机材料。综合材料的制备、物理、化学及发光特性等因素后，无机材料荧光粉成为人们研究和应用的重点。传统的蓝光激发Ce3+钇铝石榴石荧光粉不耐高温，发生红移时发光功效也随之降低。为了获得低成本、高性能的LED，人们断地研发新的基质荧光粉，主要包括硫化物、氮化物及氮氧化物、铝酸盐、钨酸盐、硅酸盐等。白钨矿型钨酸盐和钼酸盐AMO4(A=Ca、Sr、Ba等;M=Mo、W)晶体是典型的荧光材料,其发光起源于具有四面体结构的MO42-配离子,其中M6+位于四面体的中心,4个O2-位于四面体的4个顶角。白钨矿型钨钼酸盐在发光二极管、超大屏幕显示器、激光器基质等方面具有广泛的应用。 CaWO4是一种典型的自激活的发光材料，具有较高的能量分辨率和低温光产额，所以在低温探测方面，CaWO4粉体是一种很好的发光基质材料，目前常用在工业上的荧光灯和氖灯等。目前已报道的制备CaWO4粉体的方法有高温固相法、微波热法、水热法、沉淀法、微乳液法和模板法等。均相共沉淀法对原料的纯度要求高，合成路线长，过程中容易已引入杂质，呈胶体状的沉淀难于洗涤和过滤，沉淀剂的选择较复杂，这样可能会导致发光材料的发光纯度不高，量子效率较低等。燃烧合成法很难控制反应的进程和反应的速度。溶胶—凝胶法原材料的成本昂贵。高温固相法能耗大，

隧道路基路面基层与路面

15 路基、路面基层与路面 15.1 一般规定 15.1.1 隧道内路基、路面基层和路面的材料、施工和质量要求，应满足现行的《公路路基施工技术规范(JTJ033－86)》、《公路路面基层施工技术规范(JTJ034－93)》、《水泥混凝土路面施工及验收规范(GBJ97－86)》、《沥青路面施工及验收规范(GBJ92－86)》及《公路工程质量检验评定标准(JTJ071－94)》的有关规定，并符合本章要求。 15.1.2 隧道进、出口外50m范围内路基、路面基层和路面的施工方法，应与洞内施工相同。 15.1.3 隧道内应采用满足施工要求的配套机械设备施工。 15.1.4 应尽可能就地取材，所用材料应满足相应规范要求。 15.1.5 路面基层和路面在施工以前，应根据设计类型，通过铺筑试验段确定施工配合比、控制参数、松铺系数等。 15.1.6 路基、路面基层和路面各工序管理应符合下列规定： 15.1.6.1 必须在上道工序验收合格后，才可进入下道工序。 15.1.6.2 交验时必须具备施工单位的自检、互检、专检手续、完整的施工交接记录、标高和坡度复核及其他各种测试记录。 15.1.6.3 如发现受检资料不符合要求，必须补全改正，否则不予验收。 15.1.6.4 在最后一道工序(路面)未完成时，或未达到设计强度之前，不得开放交通。 15.2 路基 15.2.1 路基排水的施工应符合本规范10章规定，并符合下列规范定： 15.2.1.1 盲沟、有管渗沟以及掺水滤层的回填与夯实，应满足路基施工压实度要求。 15.2.1.2 路基通过暗河、溶洞时，应采用桥涵跨越，并进行加回处理，亦可按本规范 14.4节有关条款处理。 15.2.1.3 渗水滤层应采用质地坚硬且纯净的砂砾石、碎石或隧道石质弃渣等材料铺设，渣体粒径不宜大于15cm，滤层厚度宜为10～20cm 。 15.2.1.4 开挖中央水沟时，严格控制装药量，不得损坏隧道已有衬砌或其它设施。 15.2.1.5 路基施工应与疏通横向盲沟、侧沟和中央水沟同时进行。做到排水沟顺直，坡度均匀；排水管接头平顺、稳固；排水系统内不积水，排水流畅。 15.2.2 硬质路段的超挖部分应先清除软石和杂物，再用坚硬碎(砾)石材料或混凝土填补平整，并碾压密实。硬质岩欠挖路段，宜进行浅孔爆破松动，并应挖至设计标高处。 15.2.3 在软弱围岩及断面破碎地带应先清除软石和淤泥，再用硬质碎石、砂砾、片石等换填，并按设计要求的密度和平整度分层碾压，达到路基设计标高为止。 15.2.4 仰拱地段应清除虚渣，并用浆砌片石或混凝土回填至路基设计标高。 15.3 路面基层 15.3.1 路面基层应满足下列基本要求： 15.3.1.1 具有良好的稳定性、足够的强度和适宜的刚度。

心理学中的耦合效应

在群体心理学中， 人们把群体中两个或以上的个体通过相互作用而彼此影 响从而联合起来产生增力的现象，称之为耦合效应，也称之为互动效应，或联动效应。事实上，磨合 效应也是一种耦合效应，只是一种比较特殊的形式罢了。 这种耦合效应比比皆是。例如战国时期，有一次楚庄王打了胜仗，在宫中欢宴百官，以示庆贺。 天黑时分，忽然刮进一陈疾风，将蜡烛吹灭，宫中顿时漆黑一片。慌乱中，庄王最宠爱的妃子觉得有 人扯了自己的衣袖。经过一番挣扎，她拨下了那人头上的帽缨，气急败坏地跑到庄王面前哭诉。庄王 听后没有追查失礼者，而是要大家都拨掉帽缨，然后才吩咐点上蜡烛，尽欢而散。三年后，晋国进犯 楚境。庄王率军迎战，发现有一位军官总是奋不顾身、冲锋在前。在他的带领下，士兵们个个勇猛冲 杀，把晋军打得节节败退。庄王颇感奇怪，再三追问。那位将军才说：“三年前，臣下酒醉失礼，大 王宽容而不加罪，我一直想用自己的生命来报答大王的恩典。虽肝脑涂地，也在所不惜。”庄王的宽 容，引发了将军以死相报的行动。诗经有言“投我以瓜，报之以琼瑶”，古人云“来而不往非礼也” 等，说的都是人际耦合而产生的效应。 在学习中， 这种耦合效应更加明显。 一个耦合良好的班级， 就可能互动所有学生产生团结、 向上、 善学、积极奋进的品质；如果耦合不佳，就会相互扯皮、拆台，就会拖坏一班学生。平时，我们也都 有这方面的体会，一个家庭父母如果都乐于学习，那么这个孩子也就不可能不乐于学习。在图书馆、 在教室大家都在认真学习，后进门的人也不会大吵大闹，而是认真地学习。 耦合效应的产生 那么，为什么会产生人际上、学习上的耦合效应呢？经研究，一般认为有如下几个原因： 一是耦合的联动作用。 在一个群体中， 个体之间是有耦合的， 耦合的越紧密， 联动的作用就越大。

地下水对路基路面的影响及防治

地下水对路基路面的影响及防治 发表时间：2009-11-25T08:56:42.357Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年7月上旬刊供稿作者：张建武[导读] 防治翻浆的措施细分有许多种，其目的均是保持路基的适当干燥，不失水温稳定性张建武（新疆交通建设管理局奎屯管理处独山子管理所） 摘要：地下水对路基路面的危害性很大，它不但是造成路基滑坡、坍塌的主要根源，而且由于地下水破坏路基土结构，使路基失去稳定性，导致沉陷、翻浆等病害，尤其是在公路小修保养工作中此病害常发生，因此做好地下水的防治工作十分重要。关键词：地下水路基路面影响 对地下水的防治：防治地下水，首先要在查清楚地下水的来源和位置上下功夫，如果地下水是公路两旁渗透引起的，应采用路田分家，加深公路两侧的边沟或砌石边沟。在每年的春季，农田用水前，将农田两侧的边沟加深就可以解决。 如果是潜流，就应该采取加设盲沟或渗沟，以降低地下水位。 地下水造成最严重的病害是翻浆，对翻浆地段不宜直接抛填碎石等，因为这些材料空隙较大，重量也大，填后在行车的作用下，泥浆上留，石料下沉，起不到应有的作用。若材料方便可以采用换填土法，将原土进行挖除、换填砂砾级配土并加以夯实，然后再铺筑路面。 在路肩两侧每隔一定距离交错设置盲沟，把路基中上升的地下水排到路基以外的边沟内，做盲沟一定要用渗水性良好的材料做填充（如碎石、砾石、粗砂），其施工方法是下层碎砾石做填充料，二层用粗砂，再用草皮反铺掩盖，最后做路肩，防止泥土渗入，使其失去导流作用。 由于我区属于北方高寒地区，冰冻期较长，在春天融化解冻时，常见路面呈现不均匀的起伏，以及潮湿的斑点，裂缝等，使路基局部失去承载能力，经过行车反复作用，发生下沉、弹簧、冒浆，即翻浆阶段。 秋季地下水上升，在路基土上层凝聚，到冬季寒冷时，路基土自上而下冻结，由于水的特性，地下水分由于受到毛细作用和温度的影响，逐渐自下而上的移动并聚积使路基土上层的温度超过冰冻前的温度，由于冻结地区内进入额外的水造成此处体积增大，并将上层土壤向上挤压造成不均匀的变形，甚至裂缝，此时路基强度不但未降低，反而提高，这是第一阶段。 到了春融时节，气温上升，路基冻土开始解冻，土基饮食大量液态水，因路面传热较快，路面下冻土层首先融化，但因路面层的覆盖而蒸发不掉，其下部又尚未解冻，两侧路肩的土层，化冻较缓慢，不能排除，故使路基土层中湿度加大，承载力降低，再加之行车作用的挤压，路面变形破坏，挤出泥浆，这是翻浆阶段。 此外，路基、路面强度较低，交通量大，也可产生翻浆。 防治翻浆的措施细分有许多种，其目的均是保持路基的适当干燥，不失水温稳定性。①提高路基：这是大中修、路网中常用到的方法，使地下水与路基中层保持一定的距离，以减少地下毛细水的上升，造成路基含水量过大而失去稳定性。②更换土壤，这是小修保养中常用的方法，将路基上层40~60cm的土挖除，换填砂性土、碎（砾）石等透水性良好的材料，以降低地下毛细水的上升高度，为避免路基土中水饱和可采用加强排水性能，减少冬季冻胀作用，换填土时一定要进行夯实。然后重铺路面。③设置透水性隔离层：在地下水位以上，土基50~80cm深度处，用粗集料（碎石、砾石或粗砂）铺筑，厚度约10~20cm，分别自路中心向两侧做成3%的横坡。为避免泥土堵塞，隔离层的上下两面各铺1~2cm厚的苔藓、泥炭、草皮或者土工布等其它透水性材料防淤层。连接路基边坡部位应铺大块片石防止碎落。隔离层上部与路基边缘之间高差不小于50cm，底部高出边沟20~30cm。④设置不透水隔离层：隔断地下水上升。a用沥青含量8%~10%沥青土或6%~8%沥青砂，厚度2.5~3cm。b沥青直接喷洒。c用油毛毡或不宜老化的特制塑料薄膜。⑤设置隔温层：以减少冰冻层的深度。用隔温材料（泥炭、炉渣、碎砖）等，直接铺在路面下，厚度一般不小于15cm，宽度每边宽出路面边缘30~50cm。⑥设地面及地下排水设施：设置盲沟、渗沟等，截断地下水潜流，使路基保持干燥。

第五章 激发极化测量中的电磁感应耦合效应

激发极化测量中的电磁感应耦合效应 自J. R. Wait提出“变频法”以来，频率域激电法中电磁感应耦合效应（简称EM效应）的压制和消除便成了重要研究课题。这主要因为：⑴电磁感应耦合效应是激电异常的极大干扰，它妨碍了激电的测量，降低了它的应用效果，也严重影响了激电法的勘探深度。在低阻覆盖地区，或是在利用弱激电异常寻找油气田、煤田、地下水等项研究中影响特别严重。⑵激电异常源性质的评价日益受到重视。在用宽频谱测量或用激电非线性效应评价激电异常（如区分金属硫化矿物和碳质地层，区分块状硫化矿和浸染状硫化矿等）时，由于感应耦合效应常常使频谱测量难以应用。为此必须有效地消除电磁感应耦合效应。 国外自50年代起便开始研究在各种典型情况下（如均匀大地、层状介质）激电工作中遇到的电磁感应的基本规律。研究校正感应耦合的方法则是70年代以来的热门课题。有代表性的校正方法如K. L. Zong和W. H. Pelton等。Zonge使用了两种方法，第一种是假设激电效应和电磁效应分别满足不同的随频率变化规律，利用多频率测量进行校正。其它学者也采用了类似的方法。这方面较典型的方法有多项式拟合校正法，定指数幂函数校正法和变指数幂函数校正法。另一类方法是将野外实测数据减去层状介质的理论值作为改正，同时将改正的差值作为剩余的感应耦合效应加以利用。Pelton则将感应耦合近似地作为c=1的Cole-Cole模型，从实际值中减去。国内罗延钟、王继伦、刘崧等人都作了大量的研究工作，获得了一些成果。这些工作中都隐含着这样一种假设，即激电效应和电磁效应在总效应中是简单的代数迭加关系。 国内外已有研究取得了一定成就，但这些工作中都存在着三个共同问题：⑴所有方法都不是直接的，而是从实测数据中减去理论的感应耦合成份。⑵改正方法都是有条件的、近似的、且近似程度都不很高，特别是感应耦合效应较强甚至掩盖了弱激电效应时，这些方法是难以应

关于路基路面排水的一些认识

关于路基路面排水的一些认识 要：完善的路基路面排水系统能够有效降低水对主体工程的损害程度，提高结构功能和使用耐久性，因而加强对路基路面排水系统施工质量的控制也就显得尤其重要。本文介绍了高速公路路基路面损害水源，分析了高速公路路基路面排水现状，提出了高速公路路基路面排水的处理措施。 关键词：高速公路；路基路面；排水现状；排水处理措施高等级公路排水系统对于路基的稳定性和路面的使用寿命有着显著地影响。水对土体的浸湿、饱和及冲刷作用，常常会造成土体的强度降低，导致路基及路面工程的病害发生。另外，从保护环境、不损害当地农田水利设施考虑，也必须做好路基排水，形成排水系统，并与地区排水规划相协调。在路基施工中，应重视施工排水，防止因各种原因造成的水患，给路基、路面工程造成不必要的损失。 一、排水的目的与要求 影响路基路面的水流：地面水和地下水两大类。 路基排水任务：将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基及路面具有足够的强度与稳定性。 路基排水目的：将降落在路界范围内的表面水有效地汇集并迅速排除出路界，同时把路界外可能流入的地表水拦截在路界范围外，以减少地表水对路基和路面的危害以及对行车安全的不利。 地表排水可以划分为地面排水、路面排水和地下排水三部分。

二、排水设计的一般原则 1.排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济。 2.注意与农田水利相配合。 3.设计前必须进行调查研究，重点路段要进行排水系统的全面规划。 4.要注意防止附近山坡的水土流失。 5.路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，就地取材，以防为主。 6.尽量阻止水进入路面结构，提供良好的排水措施，迅速排除路面结构内的水。 （1）地面排水 最通常采用的地面排水设施是排水沟、边沟、截水沟、跌水、急流槽、倒虹吸、渡水槽、蒸发池以及地表的排水管。对于高速公路和一级公路上的排水沟渠，一般都要求铺砌防护。普遍采用浆砌片石加固、而水泥混凝土预制板块也开始广泛应用。高速公路和一级公路通过水网地段的路基，过去逢沟设涵的做法在一些地方有了改进，对路线两侧的灌溉沟渠重新系统布置，免去了穿越路线的排灌涵洞，从而提高了路基的工程质量。 （2）路面排水 路面排水的任务是迅速排除路面范围内的降水，减少水从路面渗

路基与路面工程简答题

一、名词解释: 1.路床： 路床是路面的基础，是指路面结构层底面以下80cm深度范围内的路基部分。路床分上、下两层：路面结构层底面以下0-30cm深度范围内的路基称为上路床；路面结构层底面以下30-80cm深度范围内的路基称为下路床。 2.面层： 直接与行车和大气接触的表面层次。与基层和垫层相比，承受行车荷载较大的垂直压力、水平力和冲击力的作用，还受降水和气温变化的影响。应具有较高的结构强度、抗变形能力和水温稳定性，耐磨，不透水，表面还应具有良好的平整读和粗糙度。 3.路基干湿类型： 路基的干湿类型是指路基在最不利季节所处的干湿状态。路基的干湿类型划分为干燥、中湿、潮湿和过湿四类。 4.路基工作区： 在路基的某一深度处，当车辆荷载引起的垂直应力与路基路面重量引起的自重应力之比很小，仅为1/10—1/5时，车辆荷载引起的应力可以忽略不计，该深度范围内的路基称为路基工作区。 5.最佳含水量： 使土体产生最大干密度时的含水量，称之为最佳含水量。 6.标准轴载： 路面设计以汽车双轮组单轴载100KN为标准轴载，用BZZ-100表示，需要将混合交通的各种轴载和通行次数按照等效损坏的原则换算为标准轴载的通行次数。 7.第二破裂面： 往往会遇到墙背俯斜很缓，即墙背倾角α很大的情况，如折线形挡土墙的上墙墙背，衡重式挡土墙上墙的假象墙背。当墙后土体达到主动极限平衡状态时，破裂棱体并不沿墙背或假想墙背滑动，而是沿着土体的另一破裂面滑动，这一破裂面称为第二破裂面。而远离墙的破裂面称为第一破裂面。 8.基层： 主要承受车辆荷载的竖向压力，并把由面层传递下来的应力扩散到垫层和土基，是路面结构中的承重层，应具有足够的强度、刚度和扩散应力的能力、以及良好的水稳性和平整度。 9.分离式加铺层： 在旧混凝土面层与加铺层之间设置由沥青混凝土、沥青砂或油毡等材料的隔离层，这样的加铺层称为分离式加铺层。 10.设计弯沉：

水—土化学力学耦合作用研究进展

水—土化学力学耦合作用研究进展 巖土介质的水-土化学力学耦合作用问题是一些重大工程实践中所必须解决的关键科学问题。文章分别从定性研究、定量研究以及本构关系模型三个方面阐述这一方向的研究现状。经归纳总结：目前对有关水-土化学力学耦合作用的机理认识还存在一定的局限性；所建立的能考虑粒间物理化学作用力的有效应力公式不能充分考虑孔隙约束、颗粒表面吸附等岩土介质所特有的性质；基于此建立的本构关系模型在描述化学作用等环境荷载作用下岩土介质的本构行为特征也存在明显的不足。 标签：岩土介质；水化学环境；水-土化学作用 1 概述 无论是自然沉积或是人工堆填的岩土介质都是由多种组份构成的，而且这种介质的固体骨架通常带有剩余的电荷（即具有电性）。例如，对饱和粘性土，其骨架由不同的带电矿物成份构成，当它与土中水充分接触时，由于黏土颗粒与水分子均存在不平衡的电荷分布，加之土体孔隙水中包含着各种离子，使得在黏粒-水-电系统间存在显著的相互作用力[1，2]。在温度变化、化学作用等环境荷载作用下，作为一种多相多组份孔隙材料的岩土介质表现出极为复杂的化学-力学耦合效应及工程力学行为。 例如，滨海地区因过度开采地下水，打破了咸淡水之间的平衡，引起海水倒灌，导致城市地面下沉；水库蓄水水位周期变化，引起库岸滑坡；垃圾填埋场中溶质迁移引起防护层的失效，导致二次污染等。因此，岩土体化学-力学耦合作用及其机理研究是近年来国际岩土工程领域探索的一个热点。 2 研究进展 2.1 定性研究阶段 因一系列的环境问题引发了接连不断的工程问题，迫使国内外学者们从20世纪40年代初就开展了关于孔隙水化学环境变化对黏性土的化学-力学行为特性影响的研究[3，4]。主要针对以膨润土和高岭土为研究对象，开展了一系列孔隙溶液为无机盐、酸和碱以及有机溶剂的液塑限、自由沉降、变形和强度等试验研究。研究分析发现，水化学环境发生改变的情况下，黏性土内部组织物理化学成分和结构组成由于水化学作用而产生变化，从而引起黏土宏观物理力学特性的改变。 首先在土体的持水性方面，黏土矿物和空隙溶液相互作用后，因黏粒的选择性吸附，或表面分子自身的解离以及同晶替代作用，通常使黏粒表面吸附离子而带负电，进而在其周围形成电场，在静电引力的作用下，吸附空隙溶液中的水分子偶极子、阳离子聚集在其周围，形成双电层，如图1所示[1]。当外界条件的

MOF水热合成注意问题

本人研二学生，做晶体有大约15个月的时间了，因为实验室反应釜较多，一直在做水热和溶剂热合成，感觉我们平时不太注意的一些问题可能会对晶体生长造成很大的影响。现就一些问题发表一下我的看法~ 1.降温过程过快，毫无疑问降温过程是晶体慢慢长大的过程，如果降温过程过快可能会导致得倒晶体结构不好或者直接就是粉末。 2.反应PH值，我不知道大家怎么调PH，因为我反应釜比较多，我调PH一般就是直接加浓HCl或则直接加浓NaOH来进行简单调节。而且我没有时间把得到溶液混的很匀，就导致了我测量PH不准确，所以结果就是我做出来晶体重复不出来了。这个一定要注意，大家慎重。 3.金属盐大家最好不要用一种阴离子的，比如都用硫酸盐，建议同一种盐，大家可以选硫酸盐，硝酸盐，氯化盐，高氯酸盐来做，可能得到晶体的机会会要比你用一种盐的机会多得多。因为不同阴离子在反应中可能起了很好的模板剂作用。 4.调PH过程中，不一定要用强酸强碱，我们可以选用三乙胺，乙二胺，四丁基氢氧化铵等有机碱来调节，因为乙二胺本身具有还原性，可能产生不一样的结果；我们可以选择草酸，磷酸来作为酸性调节剂，亚磷酸本身还具有还原性。 5.反应温度，大家普遍对温度对晶体生长的影响看的不是太重，但是经过我的比较我发现~并不是温度越高越好，现在相信大多数人把温度设定到160度左右，报道的大部分晶体仍然是在这个温度范围合成，但是120度，80度左右的温度也值得关注。 6.反应时间，目前大部分高温反应任然是不可视的钢釜，我们不知道晶体什么时候会出现。这就要求我们要适当延长反应的时间~相信没有太大的坏处~ 这就是我发现的几个问题~希望可以帮到大家 我反应釜比较多，所以都是错略的做，介绍一下我的实验，希望楼主多批评指正。 1.金属盐：我做的一般都是绿化眼，硫酸盐和醋酸盐，金属都是过渡金属中常见的几个。 2.溶剂：最常用的还是水，乙醇，甲醇。DMF用的不是很多，也主要是考虑极性关系。 3.反应温度：一般是在一百七，三天，然后每小时十度降温。 4.PH:一般用盐酸和氢氧化钠调，配置不同的浓度加一两滴。 5.第二配体：有时候用，但害怕它完全替代了主配，生成不好的晶体，呵呵。 6.物料比和填充度：这个关心的不是很多，看加的物质溶液浓度而定吧。 我做的是含N杂环羧酸类配合物单晶 我的经验是，对于原位水热或溶剂热反应。 1：缓慢降温比直接降温好，直接降温几乎得到的是粉末 2.PH调节要看你的配体的情况和金属盐的沉淀效应。我配体含有2个羧基，在PH小于 3.5时，基本上配体就沉淀了。而且高温溶解性不一定好，所以基本上调节PH3.5以上，同时保证金属盐不生成沉淀。我一般用KOH调节，Tren也试过，貌似没有KOH号，可能是溶剂极性影响。 3.溶剂及其比例影响也挺大。我Mn的配合物只有在DMF和CH3CN下才能长，其他条件都不行。 4，温度一般是》150°C才能有晶体，其他条件试过了，没有 5.反应时间基本上是48h就OK，太长得到的晶体不好，太短也不好。 6.有的时候加入第二配体更容易得到单晶。但是有时金属离子只和第二配体配位，这点很郁闷 6.我不同金属盐都试过了，觉得硝酸盐，高氯酸盐都比较好，卤盐要次，硫酸盐更次

水肥耦合效应研究综述

水肥耦合效应研究综述 摘要土壤水分与肥料是农业生产的两大因素，两者具有协同效应，增水能够增加肥料的增产效应，增肥能够增加灌水的增产效应，两者既相互制约又相互协调促进。在农业生产中，只有合理匹配水肥因子，才能起到以肥调水、以水促肥，并充分发挥水肥因子的整体增产作用。研究水肥耦合效应，对提高肥料和水分利用效率、提高农业生产的经济效益和生态效益、保障农业可持续发展有着重要的意义。 关键词以肥调水；以水促肥；水肥耦合 1水肥耦合概念及机理 农业生产中水分和养分（肥料）是影响作物生长的两个重要环境因子，水肥之间的关系相当复杂。在农田系统中，水分与养分之间、各养分之间以及作物与水肥之间都具有相互激励与拮抗的动态平衡关系。 水肥耦合则是指农田生态系统中，水分和肥料二因素或水分与肥料中的氮、磷、钾等因素之间的相互作用对作物生长的影响及其利用效率，也可以理解为在农业生态系统中，水与土壤矿质元素这两个体系融为一体，互相影响、相互作用，对植物的生长发育产生的现象或结果。水肥耦合技术则是在考虑水分和养分对作物生长的影响，在不同水分、养分基础条件下，所使用的因水施肥、以水定肥、以肥调水等技术。 水肥是影响作物产量的两个重要因子，在育种技术、耕作技术、栽培技术等的基础上，合理的灌溉与施肥是作物增产的主要途径之一。从水、肥对作物的生理生长影响过程来看，这两个因子在很大程度上既相互制约，又互相影响，水分不足影响作物根系对肥料的吸收，并直接影响作物的的产量；养分不足则同样限制作物对水分的充分利用并降低作物产量。增水能促进肥料的增产效应；增肥可明显改善旱作物叶片水分状况，增加光合速率、延缓叶片衰老，有利于作物后期维持一定的光合面积和作用时间，减小了土壤水分不足对产量的影响。 在实际农业生产中研究和发展水肥耦合机理及其技术，对节约并高效利用有限的农业水资源对农业可持续发展具有重要意义。只有合理匹配水肥因子，才能起到以肥调水、以水促肥，达到水分和养分的高效利用，并充分发挥水肥因子的整体增产 作用。 2研究进展 Viets指出，因为水分的有效性影响着土壤微生物、物理及植物生理过程，土壤中水分与养分之间的关系复杂而密切。Lahiri认为，在土壤干旱状况下施用