【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土体温度场计算领域，尤其是涉及一种考虑结合水的温度场计算方法。
技术介绍
1、严寒自然环境，会使地表土温度降低，土的温度降低，会造成一定的冻胀，会对建筑物产生不利影响，如建筑物倾斜、路面冻裂、隧道冻裂等；另一方面，土的温度降低，也会提高土的强度。在冻土学领域，土中的水分为自由水、弱结合水、强结合水，其相变结冰温度分别为0℃左右、-15℃左右、-78℃左右。在一般情况下，严寒自然环境和人工制冷环境的制冷温度都是小于-78℃，目前的理论认知是在土体降温过程中，强结合水不参与相变结冰。
2、在降温过程中，可参与相变结冰的水(即，可冻水)含量，是冻土学最根本的参数，直接关系到冻土温度场、力学场、位移场等，以及各种原理、理论、计算和应用等方面。由于可冻水含量难于直接测试，而初始未冻水含量和降温相变结束后体系中未冻水含量可以直接测试。在实际应用中，可冻水的含量就等于初始未冻水含量减去降温相变结束后体系中未冻水含量；
3、目前初始未冻水含量，是采用土工试验方法，而土工试验对于初始未冻水含量的测试，是采用105℃～110℃的烘干温度。袁建斌(2012)研究表明，对于粘性土矿物的自由水、弱结合水、强结合水的热失重区间分别为25～70℃、70～120℃、120～200℃，而非粘性土矿物的自由水、弱结合水、强结合水的热失重区间分别是25～75℃、75～100℃、100～120℃；研究表明，非粘性土的强结合水含量非常少。这意味着，在机理认知上，初始未冻水含量只是考虑了自由水和部分弱结合水。即，认为在降温过程中，只有
4、而且在目前冻土学研究中，只考虑了温度对水的存在形式影响，而忽略了孔隙气压对水的存在形式影响。当土体降温时，孔隙气压也会降低。压力降低，会导致结合水向自由水发生转化。即，在自由水的相变温度，结合水没有发生相变结冰，但是，在自由水相变温度前，结合水已经有部分转化为了自由水。因此，土体降温过程中，如果只考虑自由水和部分弱结合水，将会导致温度场的计算与实际值发生较大偏差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑结合水的温度场计算方法，通过将自由水、弱结合水和结合水含量作为初始未冻水含量，解决了温度场计算的大偏差难题，达到了土体温度场精确计算目的。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种考虑结合水的土体水温度场计算方法，包括以下步骤：
4、s1：将土体自由水、弱结合水和强结合水的总含水率，作为初始未冻水含量；
5、s2：进行相变潜热计算：对土体进行降温，在降温过程中，计算土体的未冻水含水率，进而计算对应的相变潜热，再通过相变潜热进行相应的温度场计算。
6、进一步的，步骤s1中，土体自由水、弱结合水的总含水率通过计算或结合水脱水试验得到。
7、进一步的，所述结合水脱水试验包括等温吸附试验、热失重试验或差示扫描量热法。
8、进一步的，所述热失重试验的设定温度为200-250℃。
9、进一步的，步骤s1中，土体自由水、弱结合水和强结合水的总含水率通过计算得到。
10、进一步的，步骤s2中，用总含水率减去未冻水含水率，得到已冻水量，后由已冻水量，计算对应的相变潜热。
11、进一步的，步骤s2中，根据下式获得土体中水发生相变时，土体中水的相变潜热与土体温度的关系，再基于该关系进行降温相变过程中的土体中水温度场计算：
12、q＝lrd(ω-ωu)
13、
14、
15、
16、式中，q——水的相变潜热；l——水的结晶、融化潜热；rd——土的干密度；ω——土体自由水、弱结合水和强结合水的总含水率；ωu——土体的未冻水率；ωl——土体的液限含水率；tl——液限时的冻结温度绝对值；ωp——土体的塑限含水率；tp——塑限时的冻结温度绝对值。
17、进一步的，步骤s1中，强结合水的含水量通过下式计算得到：
18、wg＝0.885wp
19、其中，wg——强结合水含水量；wp——塑限含水量。
20、进一步的，wp的获取方法包括：液塑限联合测定法或搓滚塑限法。
21、一种上述土体水温度场计算方法的应用，其特征在于，所述土体水温度场计算方法用于土体温度场计算。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
23、在降温下，对于不发生相变潜热的物体，温度与时间是线性相关关系，对于发生相变潜热的物体，使得原线性曲线在相变结冰点出现转折，出现一个平台或近似平台，参与相变的水量越少，转折点出现的时间越早，反之，转折点出现的时间越晚。
24、只考虑自由水和少部分弱结合水的相变结冰，实际上只考虑了一部分水参与相变结冰，造成相变潜热发挥作用的时间较早，导致了温度场计算的误差过大。
25、本专利技术同时考虑结合水和自由水参与相变潜热，相变出现时间与实际相同，大幅度降低了温度场计算误差，通过将自由水、弱结合水和结合水含量作为初始未冻水含量，解决了温度场计算的大偏差难题，达到了土体温度场精确计算目的。
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1.一种考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，步骤S1中，土体自由水、弱结合水的总含水率通过计算或结合水脱水试验得到。
3.根据权利要求1所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，所述结合水脱水试验包括等温吸附试验、热失重试验或差示扫描量热法。
4.根据权利要求3所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，所述热失重试验的设定温度为200-250℃。
5.根据权利要求2所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，步骤S1中，土体自由水、弱结合水和强结合水的总含水率通过计算得到。
6.根据权利要求1所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，步骤S2中，用总含水率减去未冻水含水率，得到已冻水量。后由已冻水量计算对应的相变潜热。
7.根据权利要求1所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，步骤S2中，根据下式获得土体中水发生相变时，土体中水的相变潜热与土体温度的关系，再基于该关
8.根据权利要求1所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，步骤S1中，强结合水的含水量通过下式计算得到：
9.根据权利要求8所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，wp的获取方法包括：液塑限联合测定法或搓滚塑限法。
10.一种如权利要求1至9任一项所述土体水温度场计算方法的应用，其特征在于，所述土体水温度场计算方法用于土体温度场计算。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，步骤s1中，土体自由水、弱结合水的总含水率通过计算或结合水脱水试验得到。
3.根据权利要求1所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，所述结合水脱水试验包括等温吸附试验、热失重试验或差示扫描量热法。
4.根据权利要求3所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，所述热失重试验的设定温度为200-250℃。
5.根据权利要求2所述的考虑结合水的土体水温度场计算方法，其特征在于，步骤s1中，土体自由水、弱结合水和强结合水的总含水率通过计算得到。
6.根据权利要求1所述的考虑结合水的土体水温度场计算方...
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