寒区不同材质垂直埋管土壤冻结深度测量差异性分析
寒区土壤冻结深度的观测以往多采用丹尼林冻土器进行人工测量,由于受到天气、地形、低温和人为等因素的影响,往往难以开展.现多采用垂直埋管的方式对地温温度场进行测量,间接确定土壤冻结深度.本文以4种常用管材(铁管、PVC管、PMMA管、PPR管)为研究对象,分析了不同材质的垂直埋管对地温和冻结深度变化测量的差异性,得到如下结果:(1)冻融周期内,铁管、PVC管、PMMA管、PPR管测得的地温温度场有阶段性差异,土壤冻结前期和融化期差异较小,冻结稳定时期差异明显扩大,40 ～ 120 cm土层出现持续稳定差异,直接导致各管计算冻融深度的差异.(2)计算各管冻融深度过程中,冻结期采用线性内插冻融层面间起始冻结温度获得冻结锋面变化,融化期通过内插和线性外延土层温度场确定上下融化锋面变化,相比于传统内插温度场计算得到冻融深度变化的方法,能够更为真实地反映了土壤的冻结状况.(3)利用上述方法对4种不同材质管材的温度场测量结果进行插值分析,并将各管计算冻结融化深度与实际状况进行比较,得出保温材料插值计算冻深值偏小,冻融周期减少8～13d,利用铁管温度场计算冻深值平均偏大约7.5 cm,但较保温材料能够更为精确反映土壤的冻结融化过程.(4)利用Stephen经验公式计算了试验场区冻融状况,绘制了计算冻融过程线,整个冻融过程结果与校正后人工观测结果基本吻合.
寒区、冻深测量、温度、插值法、差异性分析
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TU413(土力学、地基基础工程)
国家自然科学基金项目51541901;黑龙江省博士后基金LBH-Z13031;哈尔滨市优秀学科带头人计划2014RFXXJ103
2017-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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