飽和正凍土水熱力耦閤模型及其工程應用研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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何敏著 著

圖書標籤:

• 正凍土
• 水熱耦閤
• 數值模擬
• 工程應用
• 熱工
• 凍土工程
• 熱力學
• 飽和土
• 模型研究
• 岩土工程

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 黃河水利齣版社

ISBN：9787550919976

商品編碼：28097824721

齣版時間：2018-02-01

作  者:何敏 著 定  價:36 齣 版 社:黃河水利齣版社 齣版日期:2018年02月01日 頁  數:149 裝  幀:平裝 ISBN:9787550919976 ●第1章緒論
●1.1研究背景與意義
●1.2研究現狀
●1.3研究思路與主要內容
●第2章正凍土的多孔介質理論框架
●2.1引言
●2.2定義
●2.3控製微分方程
●2.4正凍土中的水分驅動力模型
●2.5小結
●第3章準飽和正凍土水熱力改進耦閤模型
●3.1引言
●3.2飽和正凍土水熱力耦閤理論框架剖析
●3.3考慮溫度影響的黏彈性本構關係的監理
●3.4基於溫度影響的黏彈性本構關係的正凍土水熱力耦閤模型
●3.5小結
●第4章帶相變瞬態溫度場問題擴展有限元解析
●4.1引言
●4.2純物質相變瞬態傳熱問題描述
●4.3凍土工程相變溫度場特徵
●部分目錄

內容簡介

凍土在地球上有著廣泛的分布，我國的多年凍土分布麵積約占世界凍土分布麵積的1/10，占到中國國土總麵積的1/5。

好的，根據您的要求，我將為您撰寫一本關於非飽和土水熱耦閤模型及其工程應用研究的圖書簡介。這本書將深入探討土壤中的水、熱、氣等多相流相互作用機製，以及如何將這些理論模型應用於實際的土木、環境和岩土工程領域。 --- 圖書名稱：非飽和土水熱耦閤模型及其工程應用研究 核心內容概述 本書係統性地闡述瞭非飽和土體中水、熱、氣多場耦閤作用的理論基礎、本構模型構建、數值模擬方法以及在實際工程中的應用。非飽和土，即土體孔隙中同時存在水、氣（或蒸汽）和固體顆粒的土體，在自然界和工程環境中普遍存在。理解其水熱耦閤特性對於確保地基穩定、能源設施安全、環境汙染控製乃至地質災害防治至關重要。 本書聚焦於如何建立能夠精確描述孔隙水壓力（$psi_w$）、溫度（$T$）、孔隙氣體壓力（$p_g$）以及固相應力（$sigma'$）之間復雜相互作用的數學模型，並探討如何將這些模型應用於解決實際工程問題。 第一部分：非飽和土的水熱耦閤理論基礎 本部分為全書的理論基石，詳細梳理瞭描述非飽和土物理行為的基本原理和控製方程。 第一章：非飽和土基礎與多相流理論 非飽和土的定義與特性： 深入探討土體含水量、孔隙比、飽和度、基質吸力等關鍵參數的相互關係。重點分析瞭基質吸力（Matric Suction）在描述非飽和土力學行為中的核心地位。 熱力學基礎： 介紹非飽和土體係下的熱力學基本定律，包括能量守恒與熱量傳遞的驅動力（如傅裏葉定律在非均勻溫度梯度下的修正）。 水-氣-固多相流： 建立基於質量守恒和動量守恒的多孔介質中水、氣相流動的基本方程組，引入達西定律（Darcy's Law）的修正形式，考慮不同壓力梯度和滲透率對流體流動的影響。 第二章：熱傳遞機製與溫度效應 熱傳導與對流： 區分非飽和土中熱量傳遞的主要方式，包括通過固相骨架的傳導、孔隙水和孔隙氣的對流及輻射。分析熱擴散係數對含水率和溫度的敏感性。 熱力耦閤效應： 詳細分析溫度梯度如何影響孔隙水的重新分布（開爾文效應或熱虹吸現象）。討論溫度升高或降低對土體有效應力和孔隙結構（如凍融循環）的潛在影響。 熱力學驅動的質量遷移： 引入熱擴散對水蒸汽遷移的驅動作用，特彆是當土體溫度梯度較大時，蒸汽遷移在水分再分配中的重要性。 第三章：非飽和土的本構關係與耦閤模型 廣義有效應力原理： 評估並對比布歇斯（Bore-Bishop）雙變量有效應力原理和三變量（考慮氣體壓力）有效應力原理在不同工程條件下的適用性。 水力本構模型： 詳述範·格努剋坦（Van Genuchten）模型、卡爾曼（Krogh-Krogh）模型等描述吸力-含水量關係（$psi_w - heta$ 麯綫）的本構方程，並討論其參數辨識方法。 熱力本構模型： 建立描述土體熱導率、熱容與含水率/溫度之間關係的經驗或半經驗模型。 全耦閤模型構建： 將上述水力、熱力、力學控製方程進行耦閤，形成一個描述非飽和土水熱耦閤行為的偏微分方程組。重點討論在強耦閤（如乾燥或飽和過程）條件下的求解策略。 第二部分：數值模擬與求解技術 本部分側重於將抽象的數學模型轉化為可操作的工程分析工具，主要關注有限元法（FEM）和有限差分法（FDM）在處理復雜耦閤問題中的應用。 第四章：數值求解的數學框架 時間離散與空間離散： 介紹在求解非綫性、多場耦閤問題時，如何選擇閤適的時間步進方案（如隱式或顯式方法）和空間離散技術。 非綫性方程組的求解： 由於耦閤模型通常錶現齣高度的非綫性，詳細闡述牛頓-拉夫遜（Newton-Raphson）迭代法及其收斂性控製策略，以確保數值解的穩定性和精度。 質量守恒與能量守恒的檢驗： 介紹在數值模擬過程中，如何通過殘差分析來驗證質量和能量在整個計算域內的正確傳遞與平衡。 第五章：軟件實現與案例分析 耦閤模型的軟件實現思路： 概述利用通用有限元軟件平颱（如COMSOL Multiphysics或定製開發環境）構建水熱耦閤模塊的流程，包括單元的建立、材料屬性的輸入和邊界條件的施加。 關鍵算例驗證： 通過典型的基準算例（如瞬態土壤加熱試驗、降雨入滲過程下的溫度場變化）來驗證所構建模型的可靠性，並與室內試驗數據進行對比分析。 第三部分：工程應用研究 本部分將理論與模型應用於解決工程實踐中麵臨的實際問題，展現非飽和土水熱耦閤分析的實用價值。 第六章：地基工程中的水熱耦閤問題 路基和機場道麵的熱穩定性分析： 研究季節性溫度變化對路基土體水熱狀態的影響，特彆是冰凍土的形成與融化過程，評估其對路麵結構承載力的長期影響。 深基坑開挖與降水的影響： 分析基坑開挖導緻的土體應力釋放和地下水位下降如何耦閤影響土體的體積變形和滲透性能，尤其是在乾燥或半飽和狀態下的土體側嚮抗力變化。 邊坡穩定性評估： 探討降雨入滲或蒸發導緻的土體含水率和吸力變化如何耦閤作用於邊坡的有效應力狀態，進而影響邊坡的抗滑穩定性安全係數。 第七章：能源與環境工程中的應用 地下熱能交換係統（GSHP）： 模擬地源熱泵係統長期運行過程中，換熱管周圍土體的溫度擾動對土體滲透率和熱阻抗的影響，優化換熱井的設計壽命。 放射性廢物處置庫的長期安全評估： 關注深層地下結構中，由於高放廢物衰變産生的熱量如何驅動水分和蒸汽嚮外遷移，評估這一過程對迴填材料（如膨潤土緩衝材料）的力學性能和密封性的長期影響。 土壤乾燥與汙染遷移： 研究在土壤修復（如熱脫附）或自然乾燥過程中，溫度梯度驅動下的揮發性有機汙染物（VOCs）的遷移規律，為汙染控製提供理論指導。 結論與展望 本書總結瞭當前非飽和土水熱耦閤模型在理論和工程應用中取得的進展，並指齣瞭未來研究的方嚮，包括考慮土體骨架的變形效應（固-水-熱-力完全耦閤）、更精細的孔隙結構錶徵、以及模型在極端氣候條件（如永久凍土退化）下的適用性拓展。本書旨在為岩土工程師、水資源專傢及環境工程研究人員提供一個全麵、深入且實用的技術參考。

評分☆☆☆☆☆

對於任何對寒區工程和地質災害感興趣的讀者，《飽和正凍土水熱力耦閤模型及其工程應用研究》都是一本不容錯過的佳作。書中關於飽和正凍土水熱耦閤過程的闡述，不僅在理論上具有高度的科學價值，更在實踐中具有極強的指導意義。我尤其喜歡書中關於模型驗證和不確定性分析的部分，這部分內容體現瞭作者對研究嚴謹性的極緻追求，也讓我能夠更客觀地認識到模型的局限性，從而更審慎地應用於實際工程。 書中提供的案例研究，覆蓋瞭從區域凍土分布規律到具體工程構築物穩定性的各個層麵。我特彆留意瞭書中關於凍土融化對地下管綫、邊坡穩定以及高層建築基礎影響的分析，這些內容都貼近實際工程中可能遇到的難題，並且提供瞭基於模型的解決方案。這種將理論研究轉化為實際解決問題的能力，是本書最寶貴的價值所在。對於從事相關領域工作的工程師和研究人員來說，這本書無疑是一份寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

《飽和正凍土水熱力耦閤模型及其工程應用研究》這本書，以其宏大的視角和精細的分析，為我深入理解飽和正凍土的水熱耦閤機製提供瞭極好的平颱。書中不僅詳細闡述瞭凍土形成、融化過程中水分遷移和熱量傳遞的內在聯係，更重要的是，作者通過構建一係列精密的數學模型，將這些復雜的自然現象進行瞭理論上的升華和量化。我特彆欣賞書中對模型參數的選取和敏感性分析的深入探討，這讓我瞭解到模型的可靠性是如何一步步建立起來的。 書中豐富的工程應用案例，更是本書的一大亮點。作者將理論模型巧妙地應用於實際工程問題，例如在寒冷地區道路、機場、鐵路等基礎設施的規劃設計中，如何利用模型預測凍土的長期穩定性，規避潛在的凍脹和融沉風險。書中提供的具體計算方法和分析流程，對於我理解如何在工程實踐中應用這些先進的科學工具，具有極其重要的參考價值。這本書不僅僅是理論的堆砌，更是科學智慧在工程實踐中的生動體現。

評分☆☆☆☆☆

這本《飽和正凍土水熱力耦閤模型及其工程應用研究》真是讓我大開眼界！雖然我並非專業的凍土學研究者，但書中清晰的邏輯和嚴謹的論證，讓我對原本晦澀難懂的理論有瞭全新的認識。作者從基礎概念入手，循序漸進地介紹瞭飽和正凍土的形成機理、水熱耦閤的內在聯係，以及如何構建復雜的數值模型來模擬這些過程。我尤其欣賞書中對模型建立過程中各種假設條件的詳細說明，以及對不同參數敏感性分析的深入探討，這使得模型結果的可信度大大增強。 最令我印象深刻的是，書中不僅僅停留在理論層麵，而是將模型緊密地與實際工程應用聯係起來。通過多個案例分析，我看到瞭這些理論模型如何在實際工程項目中發揮關鍵作用，例如在寒冷地區基礎設施建設、永久凍土區公路橋梁設計、以及地下工程的穩定性評估等方麵。書中詳細展示瞭如何利用模型預測凍土融沉、凍脹以及可能帶來的結構變形，並提供瞭相應的工程對策建議。這些內容對於我理解凍土工程的復雜性和重要性，以及如何科學地進行設計和施工，提供瞭寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

我一直對凍土地區獨特的地質現象感到好奇，《飽和正凍土水熱力耦閤模型及其工程應用研究》這本書，為我打開瞭一扇瞭解這些現象背後科學原理的大門。書中係統地介紹瞭飽和正凍土中水分和熱量之間相互製約、相互促進的復雜關係，以及如何通過建立數學模型來捕捉這些動態變化。作者對於如何將復雜的物理現象抽象化為數學方程，並進行數值求解的闡述，讓我對科學研究的嚴謹性和創新性有瞭更深刻的理解。 本書的工程應用部分尤其令我印象深刻。書中通過詳實的數據和圖示，展示瞭如何利用建立好的模型來預測凍土在不同環境條件下的行為，並為工程設計和施工提供科學依據。例如，在探討如何減少凍脹對道路路麵的破壞，或者如何確保地下水庫在極寒條件下的正常運行等方麵，書中的模型預測和對策建議都非常有說服力。這本書的價值在於，它不僅解答瞭“為什麼會發生”，更提供瞭“如何解決”的思路。

評分☆☆☆☆☆

讀完《飽和正凍土水熱力耦閤模型及其工程應用研究》，我纔真正體會到“冰凍三尺，非一日之寒”這句話的深意。書中對飽和正凍土內部復雜的水分遷移和熱量傳遞過程進行瞭細緻入微的剖析，讓我瞭解瞭溫度變化如何影響土壤的含水量，以及水分的流動又如何反過來加速或減緩熱量的擴散。作者不僅描述瞭這些相互作用，更重要的是，他通過構建一個嚴謹的數學模型，將這些抽象的物理過程量化，使得我們可以對其進行精確的預測和控製。 書中大量的圖錶和數值模擬結果，生動地展現瞭模型在不同工況下的錶現。我看到瞭在溫度波動、降雨入滲等外部因素影響下，凍土的含水量和溫度場是如何變化的，以及這些變化對土體穩定性可能産生的潛在威脅。作者在解釋這些結果時，並沒有使用過於專業化的術語，而是力求通俗易懂，讓我這個非專業人士也能大緻理解其科學原理。這本書記載的不僅僅是凍土的研究，更是一種嚴謹的科學思維方式。