冻结粘土固液界面分离压力

从分子层面揭示分离压力与未冻水膜厚度的确定性关系，为冻胀机制提供新理论依据。

Cheng, Hua · Liu, Xiaoyan · 陈汉青 · 王雪松 · Guo, Longhui · Xiaoyun, Wang

Journal of Crystal Growth 2023

技术优势

从分子层面计算分离压力

结合固液界面热力学平衡关系与平行板电容器模型，直接由介质表面过剩自由能导出。

给出膜厚隐式方程

无需复杂迭代即可求解未冻水膜厚度，模型精度经过验证。

引入张量描述各向异性

体现未冻水膜中分离压力的方向性分布，突破各向同性假设。

揭示分离压力双重作用

既为水分迁移提供驱动力，又为冰透镜生长提供空间。

应用场景

• 寒区工程：用该模型计算寒区地基冻胀中水分迁移驱动力，优化抗冻设计。
• 冻土力学：为冻土力学中未冻水膜与冰透镜演化提供微观本构关系。
• 冻胀防治：通过分离压力与膜厚关系预测冻胀趋势，指导防治措施选择。