本文關(guān)鍵詞： 多年凍土 導(dǎo)熱系數(shù) 比較法 線性回歸分析　出處：《吉林大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：中國(guó)快速的工業(yè)化進(jìn)程造成了油氣資源的大量消耗，中俄原油管道工程對(duì)于保障我國(guó)油氣資源供給具有重要意義。但管道途徑大興安嶺及嫩江河谷約965km2凍土區(qū)，管道油溫及氣候的變化引起的熱傳遞及熱積累導(dǎo)致了管道下伏土體溫度升高、多年凍土融化，給管道的安全性與穩(wěn)定性帶來了不利影響。凍土融化問題的重點(diǎn)在于對(duì)其熱力場(chǎng)及熱流傳遞的研究，2014年中俄原油管道復(fù)線工程籌劃建設(shè)，吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院凍土實(shí)驗(yàn)室對(duì)管道區(qū)域多年凍土熱學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了深入研究。 導(dǎo)熱系數(shù)是熱力學(xué)參數(shù)中極其重要的基本指標(biāo)，它是影響凍土溫度變化及凍土內(nèi)熱流傳遞的重要因素。吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院凍土實(shí)驗(yàn)室自2007年以來運(yùn)用熱流計(jì)法、熱線法及正規(guī)狀態(tài)法對(duì)中俄原油管道上百種凍土試樣進(jìn)行了凍土比熱、導(dǎo)溫系數(shù)及導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試，取得了豐碩的研究成果。比較法屬于導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試穩(wěn)態(tài)法中的一種，為了進(jìn)一步豐富導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試方法，也為了通過室內(nèi)試驗(yàn)途徑得出更為接近原狀土的導(dǎo)熱系數(shù)值，本文第一部分根據(jù)比較法測(cè)試導(dǎo)熱系數(shù)的原理及研究思路自主研制了比較法測(cè)試試驗(yàn)儀器，解決了研制過程中的若干技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了該方法保證熱流一維傳導(dǎo)、熱擴(kuò)散極少、可控性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。 第二部分對(duì)取自中俄原油管道工程區(qū)的2#粉質(zhì)粘土進(jìn)行了比較法導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試，并將其結(jié)果與有關(guān)規(guī)范、熱流計(jì)法、熱線法和正規(guī)狀態(tài)法測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)比較法與熱流計(jì)法測(cè)試結(jié)果與正規(guī)狀態(tài)法測(cè)試結(jié)果最為接近，而正規(guī)狀態(tài)法是對(duì)2#粉質(zhì)粘土的原狀樣進(jìn)行測(cè)試，即比較法與熱流計(jì)法導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試結(jié)果更接近土樣導(dǎo)熱系數(shù)真實(shí)值。 第三部分對(duì)取自中俄原油管道多年凍土區(qū)5種典型土（1#粉質(zhì)粘土、2#粉質(zhì)粘土、3#粉土、4#砂土、5#碎石土）進(jìn)行了比較法導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定，同時(shí)以數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS作為輔助工具，得出5種土體導(dǎo)熱系數(shù)與其影響因素的線性回歸模型，從土樣干密度、含水量、凍融狀態(tài)及土質(zhì)條件四個(gè)方面探討了導(dǎo)熱系數(shù)隨上述影響因素的變化規(guī)律。 研究得出：比較法導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試結(jié)果較為接近原狀土導(dǎo)熱系數(shù)值；除5#土外，大興安嶺多年凍土區(qū)4種典型土質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)與干密度及含水量呈正相關(guān)，并具有較好的線性擬合關(guān)系；同一土體在絕大部分狀態(tài)下凍土比融土狀態(tài)導(dǎo)熱性能更強(qiáng)；相同條件下，導(dǎo)熱系數(shù)由高到低排序?yàn)樯巴痢⒎弁�、粉質(zhì)粘土，這與土體的粒徑大小關(guān)系一致；5#土由于顆粒粗大且不均勻，上述規(guī)律性較弱。 本次研究為導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)方法的選取提供了參考，對(duì)多年凍土區(qū)管道結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性及凍土區(qū)其他工程建設(shè)具有重要意義。
[Abstract]:The rapid industrialization process in China has resulted in a large consumption of oil and gas resources, and the Sino-Russian crude oil pipeline project is of great significance for ensuring the supply of oil and gas resources in China, but the pipeline route is about 965 km ~ 2 in the permafrost region of Daxing'anling and the Nenjiang River valley. The heat transfer and heat accumulation caused by the change of oil temperature and climate in pipeline resulted in the increase of soil temperature and the thawing of permafrost. The key point of the thawing problem of frozen soil lies in the study of thermal field and heat flux transfer of the pipeline, and the planning and construction of the Sino-Russian crude oil pipeline double line project from 2014 to 2014. The thermal properties of permafrost in pipeline area were studied in the permafrost laboratory of Jilin University. Thermal conductivity is one of the most important basic parameters of thermodynamics. It is an important factor to influence the temperature change of frozen soil and the heat flux transfer in frozen soil. Since 2007, the thermometer method has been used in the frozen soil laboratory of the School of Construction Engineering of Jilin University. The hot wire method and the normal state method have been used to measure the specific heat, temperature conductivity and thermal conductivity of hundreds of frozen soil samples in Sino-Russian crude oil pipeline. The comparison method belongs to one of the steady-state methods for the measurement of thermal conductivity. In order to further enrich the test methods of thermal conductivity, and to obtain the value of thermal conductivity closer to that of undisturbed soil through indoor test, In the first part of this paper, according to the principle and research idea of the comparison method, the author has developed the test instrument of comparison method, solved some technical difficulties in the process of development, and realized this method to ensure the one-dimensional conduction of heat flux, and the heat diffusion is very little. The advantage of strong controllability. In the second part, the thermal conductivity of the silty clay obtained from the Sino-Russian crude oil pipeline engineering area is measured by comparative method, and the results are compared with the results of relevant specifications, heat flow meter method, hot wire method and normal state method. It is found that the results of comparison method and heat flow meter method are most close to those of normal state method, while the normal state method is used to test the original samples of silty clay. That is to say, the results of comparison method and heat flow meter method are closer to the real value of soil sample thermal conductivity. In the third part, the comparison method is used to determine the thermal conductivity of five kinds of typical silty clay from permafrost region of Sino-Russian crude oil pipeline. At the same time, the mathematical statistical analysis software SPSS is used as the auxiliary tool. The linear regression models of five kinds of soil thermal conductivity and its influencing factors are obtained. The variation of thermal conductivity with the above factors is discussed from four aspects: dry density of soil sample, water content, freezing and thawing state and soil quality condition. The results show that the results of comparison method are close to that of undisturbed soil, except for soil, the thermal conductivity of four typical soils in permafrost region of Daxing'anling is positively correlated with dry density and water content. Under the same condition, the thermal conductivity of the frozen soil is stronger than that of the thawed soil. Under the same condition, the thermal conductivity is ranked from high to low to sandy soil, silty soil, silty clay. This is consistent with the relationship between the particle size of the soil and the size of the soil, because of the coarse and uneven particle size, the above regularity is weak. This study provides a reference for the selection of test methods of thermal conductivity and is of great significance to the integrity and stability of pipeline structure in permafrost regions and other engineering construction in permafrost regions.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P642.14

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本文編號(hào)：1503623