Page 92 - 水利学报2021年第52卷第5期

图 4 有限元网格及数值模型示意 （单位：m）
点，位置同阳坡对称。
3.2 计算参数 根据试验段土工试验 ［10-11］ 可知，浅层基土天然体积含水率为 0.256 ~ 0.368，处于潮
湿-饱和状态，液性指数为 0.53 ~ 0.82，塑性指数为 5.8 ~ 6.4，属低液限粉土。为简化计算，计算参
数近似取试验均值，其中黏聚力为 10.0 kPa，内摩擦角为 20°，干密度为 1.6 g/cm ；结合基土土质，
3
其弹性参数与温度的关系采用式（27）（28）计算 ［2，13，18］ ；土体各相、漫反射系数和发射率、冻结曲线及
［2，9，24，28，32］ ［2，20］
土水特征曲线的参数见表 1 ，混凝土参数见表 2 。
表 1 土体材料计算参数

变量 值 变量 值
3
ρ /(kg/m ) 2700 L /(kJ/kg) 334
s f
3 θ
ρ /(kg/m ) 1000 0.40
w s
ρ /(kg/m ) 3 931 θ 0.05
i r
C /(kJ/(kg·K)) 0.92 α /(1/m) 0.28
s
C /(kJ/(kg·K)) 4.2 m 0.54
w
C /(kJ/(kg·K)) 2.1 k /(m/s) 6×10 -7
i s
λ /(W/(m·K)) 1.5 a 6.2752
s
λ /(W/(m·K)) 0.6 b -0.5675
w
ρ
λ /(W/(m·K)) 2.2 0.7
i d
λ /(W/(m·K)) 0.024 ε 0.3
a
表 2 混凝土材料计算参数
变量 值 变量 值
C /(kJ/(kg·K)) 0.97 ρ 0.35
p d
λ /(W/(m·K)) 1.58 ε 0.65
ì 20 + 11.3(T - T ) 0.6 T ≤ T
E = í 0 f （27）
T
î 20 T > T f
ì0.33 - 0.007(T - T ) T ≤ T
ν = í 0 f （28）
T
î 0.33 T > T f
3.3 边界和初始条件 渠道上表面温度边界包括热辐射（式（26））及热对流边界，其中对流换热方程
如下：
)
n (λÑT = h (T amb - T ) （29）
c
式中：n 为渠道上表面法向向量； T 和 T 分别为外界温度和渠道表面温度，℃； h 为对流换热系
amb c
［2］
数， W/（m·℃），由风速来近似确定 ，公式如下：
2
h = 3.06v + 4.11 （30）
c
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