一维非饱和土热一湿耦合的数值解

吴礼舟，黄润秋

(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护重点实验室，成都610059)

地表浅层土体是工程活动的主要对象，由于受到诸多因素的影响，土体中的温度场、水分场等均是变化的，而且相互影响。土体中的温度变化会引起水分迁移使含水量变化，含水量的变化又会引起土的导热系数等发生变化，从而影响传热过程及温度分布。因此，研究浅层土体水(水分场)、热(温度场)问题时，必须考虑其相互影响[1-2]。

非饱和土耦合现象具有较广的工程背景，因而引起众学者的兴趣[2-5]。岩土深处核废料处置过程中的放热现象亦是近年来人们关注的问题之一。路基中的温度场、水分场是动态变化的。路基中热量的差异和改变引起水分的迁移与转化，同时，路基中的水通过改变土的热特性来影响土壤的温度[3]。白冰指出在给出非饱和介质热能-水分传输的耦合质量控制方程和基于Fourier热传导定律的热能平衡方程的基础上，对热能传输及水分迁移的基本特征和机理进行了分析[4]。Wu L Z利用傅立叶积分变换开展了非饱和土变形-渗流耦合的解析研究[5]。张玉军从水-气-热三场耦合的角度上分析了孔隙介质中各组分的渗流与变形问题[6]。

基于非饱和土水-热耦合的理论模型，运用美国的商业软件FlexPDE软件分析一维非饱和土热-湿耦合解，计算非饱和土的温度场和水分场。试图分析非饱和土热-湿耦合作用下非饱和土水分迁移及温度分布的特点与规律。……