非饱和土的水分迁移和冻胀机制

报告题目：非饱和土的水分迁移和冻胀机制

报 告 人：李旭 教授、博导

报告时间：12月6日09:30-11:00

报告地点：明志楼A536

报告人简介：

李旭，北京交通大学岩土系教授，国家“万人计划”青年拔尖人才；首届“黄文熙-陈宗基”岩土力学青年奖和第十五届“茅以升土力学及岩土工程青年奖”获得者。主要从事寒区岩土工程灾害防治及隧道掘进机智能化等方面的科研工作。主持国家重点研发计划项目1项和国家自然科学基金等其它项目30余项。出版学术专著3部、教材2本，发表论文150余篇（其中近五年SCI为63篇）、论著被引用4000余次。获省部级自然科学一等奖3项（排序1、2、3各一项）。成果已应用于青藏公路、哈大高铁、引绰济辽等重大战略工程，取得显著的工程和社会效益。目前担任国际土力学学会冻土力学专委会和人工智能及大数据分析专委会的通讯委员，中国地理学会冻土与寒区工程专委会副主任、中国岩石力学与工程学会数学和物理模拟专委会副主任、AI实用化专委会副主任等学术职务。

报告内容摘要：

土体冻胀是“冻土力学和工程”中的瓶颈问题，存在“渗流模型难建、冻胀规律难知、冻胀过程难算”三大挑战。针对上述挑战，通过理论、试验和数值仿真分析研究，建立了系统的土体冻胀规律、渗流机制和冻胀计算理论。从热力学基础理论出发，针对孔隙介质推导了孔隙冰水相变平衡方程。该方程揭示了孔隙冰和孔隙水的共存条件，数学表达了总吸力-孔隙水自由能-孔隙冰自由能-冻结温度之间的动态平衡关系，为非饱和土冻融过程的水热耦合求解补齐了控制方程。基于孔隙冰水相变平衡方程，推导出冻土冻结特征曲线和非饱和土土水特征曲线之间的理论关系；结合该方程和经典分凝势模型，提出了广义分凝势模型，并试验验证了以上推论的正确性；基于试验现象，提出了动态土壤冻结曲线、渗透系数函数和分凝势函数等模型，为非饱和土冻融过程的水热耦合求解提供了本构模型。在此基础上，建立了冻土水热力耦合计算方法，实现了土体相变过程和冻胀变形的数值仿真分析。

主办单位：土木工程与测绘学院

科学技术发展研究院