本发明提供一种基于冻土导热系数的未冻水含量计算方法,该方法包括测定干密度为ρd的饱和冻土试样在负温下的导热系数λ,将该土试样烘干后测定干土试样在负温下的导热系数ks;换算干密为ρd;冻土中的土骨架占总体积的比重;计算冻土中未冻水占冻土的体积比;冻土中的土骨架、冰体占总质量的比重;计算冻土中未冻水含量Wu。本发明的效果是该方法具备直观、计算便捷等特征,为计算冻土未冻水含量提供一种手段。通过对比计算和实测值,该计算方法的预测误差在12.2%以内。精度的提高能够最大限度提升冻土未冻水含量的计算精度,为冻土工程中的温度场计算提供便利。
1.一种基于冻土导热系数的未冻水含量计算方法,该方法包括以下步骤:1)测定干密度为ρd的饱和冻土试样在负温下的导热系数λ,将所述饱和冻土试样烘干后测定在负温下的导热系数ks;2)依据式(1)换算步骤1)中所述干密度为ρd的饱和冻土试样中土骨架的体积含量Vs,式(1)为:式中,Vs为饱和冻土试样中土骨架的体积;ρd为饱和冻土试样的干密度;ds为饱和冻土试样中土骨架的相对密度;V为饱和冻土试样总体积;3)饱和冻土试样中土骨架占饱和冻土试样的体积比依据式(2)计算,式(2)为式中,Vs为饱和冻土试样中土骨架的体积;V为饱和冻土试样的总体积;4)依据式(3)计算未冻水占饱和冻土试样的体积比,式(3)为式中,pS为饱和冻土试样中土骨架占饱和冻土试样的体积比;ks、kw、ki分别为饱和冻土试样中土骨架、水、冰体的导热系数,其中ks依据步骤1)测试得到;5)饱和冻土试样中土骨架、冰体占饱和冻土试样的质量比分别依据式(4)和式(5)计算得到,式(4)和式(5)为6)饱和冻土试样中未冻水含量Wu依据式(6)计算,其中式(6)为:式中,mS、mi分别为饱和冻土试样中土骨架、冰体占饱和冻土试样的质量比;ρi、ds分别为冰体的密度和饱和冻土试样中土骨架的相对密度;pw为未冻水占饱和冻土试样的体积比,依据式(3)计算得到。
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