砂土、粉土和粉質(zhì)粘土的導熱系數(shù)確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種導熱系數(shù)的確定方法，特別是一種砂土、粉土和粉質(zhì)粘土的導熱 系數(shù)確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，很多工程技術(shù)問題的設計和研宄都需要事先確定土體的 熱物理參數(shù)。如地下建筑物和設施的熱傳導計算與分析、地下儲熱（冷）技術(shù)等。土體導 熱系數(shù)試驗和理論研宄是凍土工程、土壤溫度場水分迀移、地基溫度場變化等研宄的一個 重要的方面，影響上述問題的設計與施工。隨著凍結(jié)法施工技術(shù)廣泛應用，土體材料的熱物 理參數(shù)逐漸成為研宄重點。
[0003] 土體的熱物理參數(shù)是巖土工程熱物理場分析和建筑熱工計算的基本參數(shù)。在工程 建設中，特別是在地下工程人工凍結(jié)法施工或寒冷地區(qū)建筑和道路工程設計中，只有掌握 了巖土材料熱物理參數(shù)，才能準確預測地基、路基及地下工程的溫度場，保證凍融穩(wěn)定性分 析和隔熱層設計的安全性。
[0004] 然而，凍土中復雜的熱傳導系數(shù)的變化規(guī)律，是凍土熱質(zhì)迀移理論中至今沒有好 好解決的問題，因此對凍結(jié)溫度場的導熱系數(shù)進行較深入的研宄，得到其準確值，就能更準 確的了解溫度場的擴展情況。知道了溫度場的發(fā)展狀況，就了解了凍結(jié)壁的發(fā)展趨勢，從而 就能預測凍結(jié)壁的厚度、凍結(jié)壁的平均溫度和凍結(jié)壁的強度等重要參數(shù)。
[0005] 至今為止，國內(nèi)外已有大量的專家學者對巖土體的導熱系數(shù)進行了深入的研宄和 探討，并取得了不少的成果。但是，得到土體準確的導熱系數(shù)過程很繁瑣，國內(nèi)相關(guān)規(guī)范以 表格的形式僅列舉了草炭粉質(zhì)粘土、粉土-粉質(zhì)粘土、碎石粉質(zhì)粘土和砂爍等4種典型土在 不同干密度和含水率條件下的導熱系數(shù)，但并未涉及飽和度和溫度對導熱系數(shù)的影響。典 型的導熱系數(shù)可以采用對規(guī)范數(shù)據(jù)進行內(nèi)插法或外延法確定，而其他類土導熱系數(shù)取值則 沒有可靠依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種砂土、粉土和粉質(zhì)粘土的導熱 系數(shù)確定方法，以利于簡便、快捷地計算土體導熱系數(shù)。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段是提供一種砂土、粉土和粉質(zhì)粘土的 導熱系數(shù)確定方法，該方法包括以下步驟：
[0008] 1)根據(jù)土體的凍結(jié)溫度試驗得出，土中水開始發(fā)生相變的溫度區(qū)間為 (TC~-l°c，水完全結(jié)冰的溫度區(qū)間為-5°c~-6°C，在凍結(jié)階段分為三個階段：起始溫度~ 〇°C的未凍結(jié)狀態(tài)、(TC~-5°c的凍結(jié)狀態(tài)和-5°c~-15°c的完全凍結(jié)狀態(tài)。
[0009] 2)根據(jù)砂土、粉土和粉質(zhì)粘土在不同干密度在不同干密度、飽和度和溫度下的導 熱系數(shù)，分別建立在未凍結(jié)狀態(tài)、凍結(jié)狀態(tài)和完全凍結(jié)狀態(tài)下導熱系數(shù)與干密度、飽和度和 溫度三個參數(shù)的數(shù)據(jù)模型；由最小二乘法分析數(shù)據(jù)得出回歸方程，從而得出導熱系數(shù)關(guān)于 干密度、飽和度和溫度的經(jīng)驗公式。
[0010]砂土
【主權(quán)項】
1. 一種砂土、粉土和粉質(zhì)粘土的導熱系數(shù)確定方法，該方法包括以下步驟： 1) 根據(jù)土體的凍結(jié)溫度試驗得出，土中水開始發(fā)生相變的溫度區(qū)間為o°c~-rc，水 完全結(jié)冰的溫度區(qū)間為-5°c~-6°C，在凍結(jié)階段分為三個階段：起始溫度~0°C的未凍結(jié) 狀態(tài)、(TC~-5°C的凍結(jié)狀態(tài)和-5°C~-15°C的完全凍結(jié)狀態(tài)； 2) 根據(jù)砂土、粉土和粉質(zhì)粘土在不同干密度、飽和度和溫度下的導熱系數(shù)，然后分別建 立在未凍結(jié)狀態(tài)、凍結(jié)狀態(tài)和完全凍結(jié)狀態(tài)下，導熱系數(shù)與干密度、飽和度和溫度三個參數(shù) 的數(shù)據(jù)模型，由最小二乘法分析數(shù)據(jù)得出回歸方程，從而得出了導熱系數(shù)關(guān)于干密度、飽和 度和溫度的公式： 砂土
式中：λ為導熱系數(shù)，單位wA°C.m) ;4為干密度，單位g/cm3;S,為飽和度，S,帶百分 號；T為凍結(jié)溫度，單位°C。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種砂土、粉土和粉質(zhì)粘土的導熱系數(shù)確定方法，該方法包括步驟：根據(jù)土體的凍結(jié)溫度試驗得出土中水開始發(fā)生相變的溫度區(qū)間，水完全結(jié)冰的溫度區(qū)間；根據(jù)砂土、粉土和粉質(zhì)粘土在不同干密度、飽和度和溫度下的導熱系數(shù)，分別建立在未凍結(jié)狀態(tài)、凍結(jié)狀態(tài)和完全凍結(jié)狀態(tài)下導熱系數(shù)與干密度、飽和度和溫度三個參數(shù)的數(shù)據(jù)模型；由最小二乘法分析數(shù)據(jù)得出回歸方程，從而得出導熱系數(shù)關(guān)于干密度、飽和度和溫度的經(jīng)驗公式。本發(fā)明的效果是可以快速的確定砂土、粉土及粉質(zhì)粘土在任意干密度、飽和度和凍結(jié)溫度下的導熱系數(shù)，為溫度場的計算提供準確的導熱系數(shù)數(shù)值，使得溫度場模擬計算更貼近實際。就能預測凍結(jié)壁的厚度、凍結(jié)壁的平均溫度和凍結(jié)壁的強度等重要參數(shù)。
【IPC分類】G01N25-20
【公開號】CN104833693
【申請?zhí)枴緾N201510195398
【發(fā)明人】李順群, 于珊, 張少峰, 賈紅晶, 王杏杏, 柴壽喜, 王凱
【申請人】天津城建大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月23日