正冻土在温度梯度大的情况下,冻结锋面快速移动,孔隙水变成冰,造成原位体积膨胀;而通常在天然条件下,温度梯度都不大,水从未冻区向冻结区迁移,在某一个位置引起冰的累积,形成分凝冰。由于此诱发的冻胀要比原位冻胀大很多,因此,建立一个能够模拟土体水分迁移及分凝冰形成过程的冻胀模型尤其重要。基于第2冻胀理论,建立了饱和土体冻胀模型。在模型中,假设冻结缘中单位时间内水分迁移速度为常数,以计算冻结缘内水压力,再根据克拉方程得到冰压力。根据冰压力的大小作为分凝冰形成判据,研究中假设新的分凝冰形成以后,上一层分凝冰停止生长。模型把水分迁移和冻胀速率当作基本的未知量,模拟了与可天然土体冻胀类似的底部无压补水和顶部加压的冻胀情况。通过数值模拟与试验结果进行对比,初步验证模型的可靠性,其研究结果为实际寒区工程的冻胀预测提供参考。
冻结缘是正冻土中从未冻区向冻结区过渡、并且非常薄的冰水共存带.由于冻结缘在正冻土中位置的特殊性和其对冻胀的重要性,从其概念的提出并在试验中得到证实后,基于冻结缘的第二冻胀理论得到了快速发展.通过分析近些年冻结缘的研究现状及冻结缘内冰-水压力关系基本可以发现,由于受到现有观测和测试技术的限制,描述冻结缘的很多参数大多来自于经验.土体在冻结过程中,在温度梯度小的情况下,可以形成不连续的多层分凝冰.只有了解冻结缘的特性才能更深刻了解分凝冻胀.但关于分凝冰的形成判据却有很多种,主要分为两类:一类是以热物理方面作为判据;另一类是以力学方面作为判据.通过对分凝冰形成的各种判据的综合分析和比较,发现用冰压力和未冻水膜压力判断分凝冰形成是比较合理的,而用孔隙压力则因为水压力概念的不清而显得模糊.这些分析将为冻土冻胀理论的研究提供科学参考.