發(fā)布時(shí)間：2020-03-04 09:53

【摘要】：利用探針法對廣西4種紅黏土的熱導(dǎo)率進(jìn)行室內(nèi)測定,獲取紅黏土熱導(dǎo)率隨其含水率變化的規(guī)律;結(jié)合復(fù)合介質(zhì)理論,對常用的熱導(dǎo)率計(jì)算模型進(jìn)行模擬分析,嘗試尋找一個(gè)合適的計(jì)算模型對廣西紅黏土熱導(dǎo)率進(jìn)行有效計(jì)算預(yù)測;在此基礎(chǔ)上,結(jié)合礦物組成分析,探討理論預(yù)測模型中紅黏土固相熱導(dǎo)率的計(jì)算取值問題。研究結(jié)果表明:(1)在相同的干密度情況下,廣西4種紅黏土的熱導(dǎo)率均以各自臨界含水率為界點(diǎn)隨體積含水率增加而呈現(xiàn)出分段遞增的趨勢,各段增長速率不同。(2)采用有效介質(zhì)理論模型(EMT模型)和并聯(lián)模型可分段計(jì)算廣西紅黏土的熱導(dǎo)率:含水率低于臨界值時(shí),采用EMT模型計(jì)算;含水率高于臨界值時(shí),采用并聯(lián)模型計(jì)算。(3)采用差分有效介質(zhì)理論對廣西紅黏土的固相熱導(dǎo)率進(jìn)行取值的方法,綜合考慮了紅黏土中礦物成分對土顆粒固相熱導(dǎo)率的影響,計(jì)算結(jié)果更接近工程實(shí)際。
【圖文】：

限wL/%塑限wP/%含水比桂林1.9032.12.740.9177.842.10.41柳州1.8733.22.750.9670.829.30.46來賓1.8534.82.761.0182.042.40.42武鳴1.7034.32.751.1783.054.10.41表2紅黏土的礦物組成Table2Mineralcompositionsofredclays取樣地點(diǎn)礦物成分組成/%高嶺石三水鋁石伊利石針鐵礦石英桂林58.8911.90 16.2512.96柳州20.91 24.527.9046.67來賓25.60 7.4713.9852.95武鳴83.3814.12 2.50 3熱導(dǎo)率測試試驗(yàn)3.1測試方案及過程紅黏土熱導(dǎo)率測試采用Decagon公司研制的KD2Pro土壤熱特性分析儀(見圖1)，其測試原理基圖1紅黏土熱導(dǎo)率測試過程Fig.1Testingprocessofsoilthermalconductivity

魘島缶猱鄧匝猓忝妗骯蚊郶�；脩┚忇驷櫴�?備2個(gè)平行試樣；試樣制備后，靜置12h。(3)采用KD2 Pro測定紅黏土熱導(dǎo)率。將探針TR 1(單針)和SH 1(雙針)依次插入制備好的試樣中，測試試樣熱導(dǎo)率K，測試過程如圖1所示。(4)采用烘干法實(shí)測試樣含水率w。每個(gè)試樣測試完畢后，取探針插入孔周邊區(qū)域的土料，用烘干法實(shí)測試樣的質(zhì)量含水率w，根據(jù)土壤干密度d換算成體積含水率v(vdw)。(5)數(shù)據(jù)處理。將同一含水率試樣的測試結(jié)果進(jìn)行比較，剔除異常值，取余下數(shù)據(jù)的平均值作為最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3.2測試結(jié)果及分析圖2為桂林、柳州、來賓、武鳴4種紅黏土試樣熱導(dǎo)率與體積含水率的關(guān)系曲線。由此可知，在相同的干密度情況下，4種紅黏土的熱導(dǎo)率均隨體積含水率增加而呈現(xiàn)分段遞增的趨勢；低含水率時(shí)，熱導(dǎo)率隨著含水率的遞增而急劇增加；當(dāng)含水率增加到某個(gè)點(diǎn)時(shí)，熱導(dǎo)率隨著含水率的遞增而增加的速度大大減緩，最終趨于平衡。這個(gè)含水率點(diǎn)可稱為紅黏土的“臨界含水率”，由圖中曲線拐點(diǎn)可估算出桂林、柳州、來賓、武鳴4種紅黏土的臨界含水率分別為0.443，0.350，0.383，0.494。v/(cm3·cm－3)(a)桂林v/(cm3·cm－3)(b)柳州v/(cm3·cm－3)(c)來賓v/(cm3·cm－3)(d)武鳴圖2廣西紅黏土熱導(dǎo)率與體積含水率關(guān)系曲線Fig.2RelationshipcurvesbetweenthermalconductivityandvolumetricwatercontentofredclayinGuangxi廣西紅黏土熱導(dǎo)率隨體積含水率變化的規(guī)律，可從土壤的三相組成及其熱物理特性方面進(jìn)行解釋。由土壤物理學(xué)[24]可知，土壤是由固、液、氣三相組成的多孔介質(zhì)，液相(水溶液)的導(dǎo)熱率為氣相(空氣)的20倍，，當(dāng)土壤固體部分維持一定(相同干密度)的情況下，土壤含水量?

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