巖土體的導(dǎo)熱系數(shù)是開發(fā)和利用地?zé)崮艿闹匾獏?shù)。通過室內(nèi)熱響應(yīng)模型試驗(yàn),采用分布式溫度傳感技術(shù)（Distributed Temperature Sensing,DTS）,連續(xù)測得多層土模型飽和狀態(tài)下4種常見土在試驗(yàn)中的有效導(dǎo)熱系數(shù)分布和大小,分析了滲流對(duì)土有效導(dǎo)熱系數(shù)的影響,并利用GeoStudio有限元軟件對(duì)不同類型土的有效導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了模擬計(jì)算。試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果均表明:4種飽和土中有滲流的砂土的有效導(dǎo)熱系數(shù)最大,無滲流砂土次之,粉土小于無滲流砂土,粘土小于粉土,有機(jī)質(zhì)土的最小;滲流對(duì)砂土有效導(dǎo)熱系數(shù)的結(jié)果影響顯著,使有效導(dǎo)熱系數(shù)增大了6倍。本試驗(yàn)采用DTS測試土的有效導(dǎo)熱系數(shù)的方法可用于現(xiàn)場試驗(yàn),所得結(jié)論為地?zé)崮荛_發(fā)和地源熱泵設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。 

【文章來源】：防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào). 2018,38(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１試驗(yàn)裝置示意Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅ

，型號(hào)為ＮＺＳ－ＤＴＳ－Ｍ０６，基本參數(shù)見表１。換能系統(tǒng)主要由熱源和模型桶組成。熱源下部安裝有一水箱，內(nèi)置加熱器，可通過控制加熱器中電流的大小來控制水箱中的溫度。模型桶為一直徑４０ｃｍ、高度７０ｃｍ的鐵桶，內(nèi)部填充４種不同類型的土樣，從上往下依次為無滲流砂土、有機(jī)質(zhì)土、粘土、有滲流砂土和粉土。為了提高ＤＴＳ感測模型桶中不同深度土層溫度的空間分辨率，筆者將感測光纜螺旋形地纏繞在一個(gè)鋼筋籠上，形成溫度感測籠，如圖２所示，使得ＤＴＳ的測溫空間分辨率從１ｃｍ提高到了４ｃｍ，每一個(gè)鋼筋籠上所纏繞光纖長度為３３ｍ，４個(gè)鋼筋籠上纏繞的光纖進(jìn)行了串聯(lián)，光纖總長度為１５０ｍ，其中有效測試長度為１３２ｍ，在表１所示ＤＴＳ有效測試范圍內(nèi)。由于對(duì)所有感測光纜進(jìn)行了串聯(lián)，所以只用到了ＤＴＳ解調(diào)儀的一個(gè)傳輸通道。本試驗(yàn)中，分布式溫度傳感技術(shù)在不同土層的測溫精度是一致的，在試驗(yàn)之前做了標(biāo)定，且測溫精度為±０．５℃。ＤＴＳ技術(shù)的測溫范圍在－４０～１２０℃之間，且本實(shí)驗(yàn)的最高溫度在ＤＴＳ測量范圍內(nèi)，所以可以不考慮感測范圍。鋼筋籠由３個(gè)圓形鋼圈和４根豎桿焊接而成，鐵桶中共安裝了４個(gè)鋼筋籠，直徑分別為５、１０、２０、３０ｃｍ，以鐵桶中軸線為中心依次套裝。在鐵桶中軸線位置安裝一根直徑為１ｃｍ的Ｕ型管，并與恒溫水箱相連，在換能試驗(yàn)過程中循環(huán)通水，達(dá)到熱量換能效果。本文制樣過程采用了分層填筑法，對(duì)預(yù)制土樣從下往上一次填筑。土樣預(yù)制

９×１０－５ｍ／ｓ。在此條件下，開通恒溫箱水流，模擬土層換能，再利用ＤＴＳ實(shí)時(shí)記錄不同深度土層在換能過程中的溫度變化，試驗(yàn)時(shí)間為２４ｈ。３試驗(yàn)結(jié)果與分析桶壁上的傳感器記錄結(jié)果顯示，加熱后的能量未影響到桶壁位置，所以桶壁所帶來的邊界效應(yīng)忽略不計(jì)。另外，用于試驗(yàn)的水溫變化在整個(gè)試驗(yàn)過程中小于０．５℃，故其影響也忽略不計(jì)。換能開始的２４ｈ內(nèi)，根據(jù)模型桶中固定的４個(gè)感測籠感測到的土層的溫度，在不同加熱時(shí)間的溫度變化如圖３所示，不同土層在不同時(shí)間段的溫度變化量見表２。由圖３及表２可知，換能剛開始的０．２５ｈ內(nèi)，各土層的溫度變化并不是很明顯，這是因?yàn)榧訜釀傞_始的階段，導(dǎo)水管釋放的熱量大部分被鉆孔回填材料所吸收；加熱０．５ｈ時(shí)，鉆孔壁開始升溫，并且圖３模型桶中各土層換能過程溫度變化Ｆｉｇ．３Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｏｆｓｏｉｌｓｄｕｒｉｎｇｈｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｌａｂｏｒａｔｏｒｙｍｏｄｅｌ表２不同土層在不同時(shí)間段的溫度變化量Ｔａｂｌｅ２Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｌａｙｅｒｓｉｎｄｉｆｆｅｒ－ｅｎｔｔｉｍｅｐｅｒｉｏｄｓ土層深度／ｃｍ溫度變化量／℃０．５ｈ２ｈ１６ｈ２４ｈ砂土（無滲流）０～１５１３．０４．６８．４有機(jī)質(zhì)土１５～４０２６．３７．２８．４粘土４０～５５２４．５５．３７．２砂土（有滲流）５５～６５１１．５２．８３．５粉土６５～７０１３．８４．８５．５開始出現(xiàn)分層現(xiàn)象，１５～４０ｃｍ范圍內(nèi)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3265887