收稿日期:2007-11-28.

基金项目:江苏省自然科学基金资助项目(BK2007145);教育

部首批“新世纪优秀人才”支持计划资助项目(NCET -04-0454).

作者简介:肖 琳(1981-),女,博士生.

联系人:李晓昭,教授,博士生导师;研究方向:地下工程、岩

土体热物理特性与传热模型;E -mail :lixz @nju http://www.doczj.com/doc/31e063d533d4b14e85246875.html.

文章编号:1009-3443(2008)03-0241-07

含水量与孔隙率对土体热导率影响的室内实验

肖 琳1

, 李晓昭1

, 赵晓豹1

, 俞 缙2

, 胡增辉1

, 纪成亮

1

(1.南京大学地球科学系,江苏南京210093; 2.南京水利科学研究院,江苏南京210024)

摘 要:为建立热导率与影响因素间的确定性关系和推算公式,需要严格的实验,即研究某一影响因素时应保持其他因素不变。在严格控制其他各影响因素的情况下,分别研究了土体热导率随含水量(保持孔隙率、土样成分等不变)及随孔隙率(保持含水量、土样成分等不变)的变化规律,在此基础上再对影响因素的综合影响进行研究。并从微观的角度分析土体热导率的变化规律,研究其内在传热机制。分析发现,土样种类不同,热导率随含水量及孔隙率的变化规律也不同,同时还发现土体内部粘粒含量是表征热导率递变速率发生明显变化的重要因素。给出了土体热导率的经验公式,将该公式计算值与工程土体的实验值进行对比后发现,两者间相对误差较小,该公式可直接应用于实际工程。关键词:土体;热导率;含水量;孔隙率;粘粒含量中图分类号:P642.1

文献标识码:A

Laroratory on influ ences of moisture content and

porosity on thermal condu ctivity of soils

X I A O Lin 1, L I X iao -z hao 1, ZH A O X iao -bao 1, YU J in 2, H U Zeng -hui 1, J I Cheng -liang

1

(1.Depar tment of Ear th Sciences,N anjing U niver sity ,N anjing 210093,China;

2.N anjing Hy dr aulic R esearch Institute,N anjing 210024,China )

Abstract :In o rder to build precise r elationship betw een therm al conductivity and influencing facto rs,strict exper im ents ar e required.Other factors sho uld be kept constant w hile the effect of an influencing factor is examined.T he effects o f moisture content (w ith constant por osity and composition o f so ils)and poro sity (w ith co nstant m oistur e content and co mpo sition of soils )w ere examined individually .Based on these re-sults,the g eneral relation betw een therm al co nductiv ity and moisture co ntent and porosity w as analyzed at the micro level.And the heat transfer m echanism of soils w as studied to ex plain the present results.It is fo und that the so ils of different ty pe fo llow different r elation ,and that the content of clay particles is a very important factor to illustrate the obv io us chang e o f therm al conductivity .T he empirical relatio ns were pr esented,for predicting the conductivity of all above soils,and their efficiency w as established by com-paring with the exper im ental results of soils in eng ineer ing.

Key words :soils ;ther mal conductivity ;moisture content ;porosity ;content of clay particles

土体热特性在工程应用中非常重要[1],例如地铁等封闭的地下建筑[2,3],需要应用热绝缘技术的土木工程[4],石油、天然气管道及核废料处置设备的设计和放置[5,6],埋地电缆[7],加热和冷冻的地基改良技术[5],煤、石油及天然气的勘探采掘[3,8]等。随着地球表面土地资源的逐渐匮乏,能源短缺情况的不断

第9卷第3期2008年6月

解放军理工大学学报(自然科学版)

Journal of PLA University of Science and Technolog y

V ol.9N o.3Jun.2008