| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-8页 |
| 主要符号表 | 第15-17页 |
| 第1章 绪论 | 第17-30页 |
| 1.1 研究的背景及意义 | 第17-18页 |
| 1.2 国内外关于冻土冻融过程水热迁移问题的研究进展 | 第18-26页 |
| 1.2.1. 含水率测量方法 | 第19-20页 |
| 1.2.2. 实验研究 | 第20-21页 |
| 1.2.3. 宏观尺度数值模型 | 第21-23页 |
| 1.2.4. 多孔介质传热传质过程格子Boltzmann数值模型 | 第23-26页 |
| 1.3 现有研究的不足及发展方向 | 第26-27页 |
| 1.4 论文的主要研究的目标、内容及研究框架 | 第27-30页 |
| 1.4.1. 研究目标与研究内容 | 第27-29页 |
| 1.4.2. 研究框架 | 第29-30页 |
| 第2章 冻土冻融过程水热迁移孔隙尺度格子Boltzmann模型 | 第30-59页 |
| 2.1 冻土冻融过程水热迁移问题的解耦方法及模块化求解器 | 第30-46页 |
| 2.1.1. 冻土冻融过程水热迁移问题的解耦方法 | 第30-31页 |
| 2.1.2. 土壤模型生成模块 | 第31-33页 |
| 2.1.3. 通用格子Boltzmann方程求解模块 | 第33-35页 |
| 2.1.4. 多相流驱替求解模块 | 第35-40页 |
| 2.1.5. 对流传热求解模块 | 第40页 |
| 2.1.6. 固液相变求解模块 | 第40-44页 |
| 2.1.7. 格子Boltzmann模型中土水势的计算方法 | 第44-46页 |
| 2.2 格子Boltzmann方法的边界处理格式 | 第46-49页 |
| 2.2.1. 周期性边界 | 第46-47页 |
| 2.2.2. 标准反弹格式 | 第47页 |
| 2.2.3. 狄里克雷边界 | 第47-48页 |
| 2.2.4. 绝热边界 | 第48-49页 |
| 2.3 孔隙尺度格子Boltzmann模型准确性验证及影响因素分析 | 第49-58页 |
| 2.3.1. 求解Neumann-Stefan问题的准确性及影响因素 | 第49-51页 |
| 2.3.2. Mozoguhci对照试验及数值模拟参数 | 第51-53页 |
| 2.3.3. 试验结果与数值模拟结果对比及分析 | 第53-58页 |
| 2.4 本章小结 | 第58-59页 |
| 第3章 冻土冻融过程孔隙与有效孔隙的变化规律 | 第59-75页 |
| 3.1 格子Boltzmann方法与逾渗理论联合应用的理论基础 | 第59-60页 |
| 3.2 孔隙率及渗透阈值计算模型 | 第60-67页 |
| 3.2.1. 孔隙率及有效孔隙率的判定准则 | 第60-62页 |
| 3.2.2. 孔隙率及渗透阈值的计算方法 | 第62-67页 |
| 3.3 冻土冻融过程中孔隙率与有效孔隙率的变化规律 | 第67-74页 |
| 3.3.1. 饱和土壤 | 第67-72页 |
| 3.3.2. 非饱和土壤 | 第72-74页 |
| 3.4 本章小结 | 第74-75页 |
| 第4章 冻土冻融过程水热迁移宏观尺度格子Boltzmann模型 | 第75-92页 |
| 4.1 宏观尺度格子Boltzmann模型简介 | 第75-80页 |
| 4.2 基于GPU并行计算的格子Boltzmann算法 | 第80-81页 |
| 4.3 孔隙尺度模型、宏观尺度模型及试验结果对比 | 第81-91页 |
| 4.3.1. 数值模拟模型及相关参数 | 第81-82页 |
| 4.3.2. 孔隙尺度模型、宏观尺度模型及试验结果对比 | 第82-91页 |
| 4.4 本章小结 | 第91-92页 |
| 第5章 足尺冻土冻融水热迁移实验及数值模拟研究 | 第92-117页 |
| 5.1 足尺冻土冻融水热迁移试验台介绍 | 第92-97页 |
| 5.1.1. 试验台结构及技术指标 | 第92-93页 |
| 5.1.2. 土壤装样装置 | 第93-94页 |
| 5.1.3. 温度控制系统 | 第94页 |
| 5.1.4. 压力加载系统 | 第94-95页 |
| 5.1.5. 土壤温度及含水率测量系统 | 第95-96页 |
| 5.1.6. 数据采集系统 | 第96-97页 |
| 5.2 土壤基本参数测试 | 第97-98页 |
| 5.2.1. 土壤粒径分布测试 | 第97-98页 |
| 5.2.2. 土壤干密度及孔隙率测定 | 第98页 |
| 5.3 标定传感器 | 第98-100页 |
| 5.4 足尺冻土冻融水热迁移试验 | 第100-111页 |
| 5.4.1. 试验方案及试验步骤 | 第100-102页 |
| 5.4.2. 试验结果及分析 | 第102-111页 |
| 5.5 冻土冻融过程的数值模拟研究 | 第111-116页 |
| 5.5.1. 数值模拟计算的模型及相关参数 | 第111-112页 |
| 5.5.2. 试验结果及数值模拟结果对比 | 第112-116页 |
| 5.6 本章小结 | 第116-117页 |
| 第6章 足尺道路加速加载设施含水率测量系统及冻土含水率控制策略 | 第117-133页 |
| 6.1 特殊地域足尺道路加速加载设施 | 第117-120页 |
| 6.1.1. 系统布局及技术指标 | 第117-118页 |
| 6.1.2. 系统设计中的主要难点问题 | 第118-120页 |
| 6.2 冻土含水率测量系统 | 第120-124页 |
| 6.2.1. 冻土含水率测量方法 | 第120-121页 |
| 6.2.2. 土壤存在形变时选择土壤温湿度传感器应遵循的原则 | 第121-124页 |
| 6.3 土壤冻结后含水率的影响因素分析 | 第124-128页 |
| 6.3.1. 冻结速率对冻结后含水率的影响 | 第125-126页 |
| 6.3.2. 初始含水率对冻结后含水率的影响 | 第126-127页 |
| 6.3.3. 土壤孔隙率对冻结后含水率的影响 | 第127-128页 |
| 6.4 加速加载冻融试验土壤含水率控制策略 | 第128-131页 |
| 6.5 本章小结 | 第131-133页 |
| 结论 | 第133-136页 |
| 参考文献 | 第136-149页 |
| 附录 饱和土壤冻融过程孔隙率变化表 | 第149-165页 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 | 第165-167页 |
| 致谢 | 第167-168页 |
| 个人简历 | 第168页 |
