砂土、粉土和粉质粘土的导热系数确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种导热系数的确定方法，特别是一种砂土、粉土和粉质粘土的导热 系数确定方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会和经济的发展，很多工程技术问题的设计和研宄都需要事先确定土体的 热物理参数。如地下建筑物和设施的热传导计算与分析、地下储热（冷）技术等。土体导 热系数试验和理论研宄是冻土工程、土壤温度场水分迀移、地基温度场变化等研宄的一个 重要的方面，影响上述问题的设计与施工。随着冻结法施工技术广泛应用，土体材料的热物 理参数逐渐成为研宄重点。
[0003] 土体的热物理参数是岩土工程热物理场分析和建筑热工计算的基本参数。在工程 建设中，特别是在地下工程人工冻结法施工或寒冷地区建筑和道路工程设计中，只有掌握 了岩土材料热物理参数，才能准确预测地基、路基及地下工程的温度场，保证冻融稳定性分 析和隔热层设计的安全性。
[0004] 然而，冻土中复杂的热传导系数的变化规律，是冻土热质迀移理论中至今没有好 好解决的问题，因此对冻结温度场的导热系数进行较深入的研宄，得到其准确值，就能更准 确的了解温度场的扩展情况。知道了温度场的发展状况，就了解了冻结壁的发展趋势，从而 就能预测冻结壁的厚度、冻结壁的平均温度和冻结壁的强度等重要参数。
[0005] 至今为止，国内外已有大量的专家学者对岩土体的导热系数进行了深入的研宄和 探讨，并取得了不少的成果。但是，得到土体准确的导热系数过程很繁琐，国内相关规范以 表格的形式仅列举了草炭粉质粘土、粉土-粉质粘土、碎石粉质粘土和砂烁等4种典型土在 不同干密度和含水率条件下的导热系数，但并未涉及饱和度和温度对导热系数的影响。典 型的导热系数可以采用对规范数据进行内插法或外延法确定，而其他类土导热系数取值则 没有可靠依据。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种砂土、粉土和粉质粘土的导热 系数确定方法，以利于简便、快捷地计算土体导热系数。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用的技术手段是提供一种砂土、粉土和粉质粘土的 导热系数确定方法，该方法包括以下步骤：
[0008] 1)根据土体的冻结温度试验得出，土中水开始发生相变的温度区间为 (TC~-l°c，水完全结冰的温度区间为-5°c~-6°C，在冻结阶段分为三个阶段：起始温度~ 〇°C的未冻结状态、(TC~-5°c的冻结状态和-5°c~-15°c的完全冻结状态。
[0009] 2)根据砂土、粉土和粉质粘土在不同干密度在不同干密度、饱和度和温度下的导 热系数，分别建立在未冻结状态、冻结状态和完全冻结状态下导热系数与干密度、饱和度和 温度三个参数的数据模型；由最小二乘法分析数据得出回归方程，从而得出导热系数关于 干密度、饱和度和温度的经验公式。
[0010]砂土
【主权项】
1. 一种砂土、粉土和粉质粘土的导热系数确定方法，该方法包括以下步骤： 1) 根据土体的冻结温度试验得出，土中水开始发生相变的温度区间为o°c~-rc，水 完全结冰的温度区间为-5°c~-6°C，在冻结阶段分为三个阶段：起始温度~0°C的未冻结 状态、(TC~-5°C的冻结状态和-5°C~-15°C的完全冻结状态； 2) 根据砂土、粉土和粉质粘土在不同干密度、饱和度和温度下的导热系数，然后分别建 立在未冻结状态、冻结状态和完全冻结状态下，导热系数与干密度、饱和度和温度三个参数 的数据模型，由最小二乘法分析数据得出回归方程，从而得出了导热系数关于干密度、饱和 度和温度的公式： 砂土
式中：λ为导热系数，单位wA°C.m) ;4为干密度，单位g/cm3;S,为饱和度，S,带百分 号；T为冻结温度，单位°C。
【专利摘要】本发明提供一种砂土、粉土和粉质粘土的导热系数确定方法，该方法包括步骤：根据土体的冻结温度试验得出土中水开始发生相变的温度区间，水完全结冰的温度区间；根据砂土、粉土和粉质粘土在不同干密度、饱和度和温度下的导热系数，分别建立在未冻结状态、冻结状态和完全冻结状态下导热系数与干密度、饱和度和温度三个参数的数据模型；由最小二乘法分析数据得出回归方程，从而得出导热系数关于干密度、饱和度和温度的经验公式。本发明的效果是可以快速的确定砂土、粉土及粉质粘土在任意干密度、饱和度和冻结温度下的导热系数，为温度场的计算提供准确的导热系数数值，使得温度场模拟计算更贴近实际。就能预测冻结壁的厚度、冻结壁的平均温度和冻结壁的强度等重要参数。
【IPC分类】G01N25-20
【公开号】CN104833693
【申请号】CN201510195398
【发明人】李顺群, 于珊, 张少峰, 贾红晶, 王杏杏, 柴寿喜, 王凯
【申请人】天津城建大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月23日