非飽和膨脹土的水分遷移特性研究

第1章 緒論 1
1.1 研究背景 2
1.2 土體中水分遷移研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 理論研究 4
1.2.2 試驗研究 5
1.2.3 數(shù)值分析研究 7
1.2.4 微觀研究 7
1.2.5 存在的主要問題 9
1.3 本書主要內(nèi)容與研究路線 10
第2章 非飽和膨脹土水分遷移模型研究 13
2.1 相關(guān)理論 14
2.1.1 質(zhì)量守恒原理 14
2.1.2 非飽和土中的Darcy定律 15
2.1.3 氣相的Fick定律 16
2.1.4 氣相的Dalton規(guī)律 16
2.1.5 水蒸氣的飽和壓力 17
2.2 基于時間分數(shù)階非飽和土氣、液遷移方程的構(gòu)建 17
2.2.1 理論模型 17
2.2.2 參數(shù)的計算方法 20
2.3 極坐標下的分數(shù)階氣、液遷移方程的數(shù)值解法 23
2.4 本章小結(jié) 29
第3章 試驗用土土水特征及微觀結(jié)構(gòu)研究 30
3.1 試驗土樣的基本物理特性 31
3.2 土水特征曲線 33
3.3 土水特征曲線預(yù)測模型 38
3.4 非飽和膨脹土水分遷移的微觀結(jié)構(gòu)試驗 39
3.4.1 試樣制備 40
3.4.2 微觀定性分析 41
3.4.3 微觀定量研究 46
3.4.4 孔隙結(jié)構(gòu)的三維模擬 52
3.5 本章小結(jié) 54
第4章 考慮溫度效應(yīng)的非飽和膨脹土水分遷移試驗研究 55
4.1 試驗方案 56
4.2 試驗方法 58
4.2.1 試驗裝置 58
4.2.2 土樣制備 59
4.2.3 氣、液混合水遷移試驗步驟 62
4.2.4 氣態(tài)水遷移試驗步驟 64
4.3 試驗結(jié)果與分析 64
4.3.1 氣、液混合水 67
4.3.2 氣態(tài)水 75
4.3.3 對比分析 78
4.4 本章小結(jié) 83
第5章 非飽和膨脹土水分遷移的分子動力學研究 85
5.1 分子動力學模型構(gòu)建 87
5.2 水化動力學特征參數(shù) 88
5.2.1 層間距 90
5.2.2 水分子擴散系數(shù) 91
5.2.3 徑向分布函數(shù) 92
5.2.4 濃度分布 97
5.3 水分遷移的微觀內(nèi)在關(guān)系分析 99
5.4 本章小結(jié) 101
第6章 非飽和膨脹土水分遷移的數(shù)值分析研究 103
6.1 基于時間分數(shù)階偏微分方程的差分方法 104
6.2 基于Conformable分數(shù)階理論計算分析 105
6.3 數(shù)值計算結(jié)果與試驗結(jié)果對比分析 115
6.4 數(shù)值計算結(jié)果與整數(shù)階模擬結(jié)果對比 121
6.5 基于Conformable分數(shù)階理論的時間分數(shù)階氣、液遷移方程的
應(yīng)用驗證 125
6.6 本章小結(jié) 128
第7章 總結(jié)與展望 129
7.1 結(jié)論 130
7.2 創(chuàng)新點 133
7.3 后續(xù)研究內(nèi)容及展望 133
參考文獻 135