冻土多物理场耦合作用理论与模型研究现状

王朋宾，夏胡熙，姜海强，马勤国

（华南理工大学土木与交通学院，华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，华南理工大学华南岩土工程研究院，广州 510640）

冻土和盐渍土在我国分布广泛，季节冻土覆盖北方大部分地区[1]。盐渍土与季节冻土分布具有较好一致性，主要分布在新疆、甘肃、内蒙古、黑龙江、陕西等省区。土体冻胀变形导致建筑物产生不均匀沉降、道路路面不平，温度变化引起盐分结晶可导致盐胀、建筑物被腐蚀等问题。冻土中水分、温度、盐分和应力相互影响，引起作物冻胀和盐胀等病害严重制约寒旱区经济发展。冻土性质研究是解决此问题基础，研究冻胀盐胀机制和水热盐力耦合作用机理对于解决冻土病害问题具有重要意义。

1 冻土多场耦合理论基础

1.1 水分迁移驱动力

土体冻结过程中，水分从暖端向冷端迁移，引起水分重分布。同时，溶解在水中的盐随水分发生迁移和结晶，导致土体冻胀和盐胀[2]。冻土水分迁移驱动力是冻土多场耦合研究基础问题之一。单向冻结试验是研究冻结过程土体水盐迁移特性重要方法。何菲等开展室内单向冻结试验显示，水分迁移现象随初始含水量增加和顶板负温降低变得明显，证明初始含水率和温度梯度对水分迁移有显著影响[3]。翟金榜等开展室内大尺寸单向冻结试验，结果显示，当有外界水源补给时，土体含水量增大且冻结区含水量增加较多[4]。王文华采用直接法和冻融法开展毛细水上升试验，研究碳酸盐渍土水分迁移特性，结果显示盐分含量高土样毛细现象较弱，毛细上升不明显[5]。……