川藏铁路季节性粗颗粒冻土边坡水热过程模拟

以川藏铁路东段的季节性粗颗粒冻土边坡为研究对象,通过建立一个考虑积雪、渗流和年循环气温作用下的带相变的瞬态水热耦合的饱和-非饱和的多孔多相介质数值计算模型,结合野外实测,分析季节性粗颗粒冻土边坡的温度场、水分场的分布特征、冻结深度及其影响因素。研究结果表明:积雪消融入渗改变季节性粗颗粒冻土的水分场,地表可形成最大0.8 m的暂态饱和区。水分场的动态变化提高了热传递速度,增强了冻结能力,边坡冻结深度增大60%,冻结速率增大30%,融化速率增大200%。地下水热对流作用抑制土体冻结,加速土体融化,其中坡脚地下水出露边坡的冻融深度为地下水深埋边坡的63%,冻结速率为79%,融化速率增大1倍。川藏铁路新都桥地区季节性粗颗粒冻土边坡的冻结深度为1.0 m,最大可达到1.9 m。边坡不同位置的冻结深度不同,在坡肩处最高,坡脚处最低;进入融化期后,因冻结深度小及地下水热流作用,坡脚处最先融化。