冻土导热系数测试和计算现状分析

为认知冻土导热系数测试和计算方法的研究现状,从而服务于冻土温度场的计算,介绍了冻土导热系数的研究背景和导热系数对冻土温度场的贡献,并对冻土的组成和导热系数随不同负温变化的原因进行了分析。阐述了目前冻土导热系数的测试技术、计算方法、理论计算模型及土中固相矿物导热系数的确定方法,并分析了其优缺点和误差存在的原因。对冻土导热系数随温度、干密度、含水率等因素变化的研究成果进行了整理,分析了基于测温法确定冻土导热系数存在的误差及其原因,并初步提出了一种修正冻土导热系数测试结果的方法。在此基础上,提出了对冻土导热系数测试和计算的建议和展望。结果表明:温控环境和测试过程中的相变热对导热系数实测值均存在影响,从未冻水含量的角度修正相变潜热对导热系数测试过程的影响具有理论可行性;线性回归预估模型应考虑土质对测试值的初始影响,从相间热量平衡的角度建立导热系数的理论模型,对于温度场解析问题的研究具有重要作用;考虑土颗粒的多孔特性,推演不随密度变化的土中固相物质导热系数的确定方法,对于提升冻土导热系数计算模型的预测精度具有基础作用;从微观角度出发,建立能够反映土体冻结速率的导热系数模型应是冻土导热系数研究区别于常规土体的重要方向;统筹考虑导热系数、比热和潜热对温度场的影响,从温度场的角度验证导热系数计算模型的可靠度是必要的;所得到的结论可为冻土温度场解析解问题的研究和冻结法施工中的温度场预测提供借鉴。     

土体导热系数温度效应及其预测模型

考虑环境温度变化对土体导热系数的影响,对于地下热工项目的优化设计和安全评价是必要的。利用热探针法测试了不同温度下红黏土、粉土、软土和膨润土的导热系数,分析了土体导热系数的温度效应及其影响因素,建立了考虑导热系数温度效应的加权几何平均模型,并与传统的预测模型进行对比分析。试验结果表明：土体导热系数随温度的增加而增大,其温度效应随干密度的增大而减小,温度对非饱和土体导热系数的影响较大,对于干燥和饱和土体导热系数的影响较微弱。温度对土体导热系数的影响可能取决于水汽潜热传输作用的变化,土中可提供潜热传输的水分和水汽运移通道越多,土体导热系数的温度效应越显著。模型计算结果表明,提出的加权几何平均模型预测性能良好,且较好预测了含水率和干密度对土体导热系数温度效应的影响,而Tarnawski模型、Gori模型、Leong模型预测精度均低于加权几何平均模型。     

淤泥质黏土火灾高温下导热系数的试验研究

对火灾高温下隧道衬砌结构周围饱和软黏土的热传导特性进行了试验研究,旨在进一步探讨作用于隧道结构上的荷载变化,以便准确评价其安全状态.采用热探针程序法(美国材料与试验协会(ASTM)确定土体和软岩导热系数的标准方法),应用自行研制的高温土体导热系数测定仪测定了上海淤泥质黏土在高温下的导热系数.试验分别测定了不同温度及不同含水率条件下土样的导热系数,并以KD2导热系数测定仪作为校准仪器对试验结果进行了校正.试验结果表明导热系数随着温度的升高而增大,且其增大的速率随温度的增加而减小,特别是对含有机质的淤泥质黏土因有机质的高温分解而使得这种降低更加明显;此外,在不同高温下土体导热系数随含水率的增加而增大.     

基于DTS的土体分布式导热系数测试方法

土体导热系数的确定对地源热泵的优化设计起着至关重要的作用。为了获得更精细的土体导热系数,在常规热响应试验的基础上,引入分布式光纤测温系统(DTS),对换热孔的温度进行分布式测量,得到孔内竖直方向岩土初始地温分布和在热响应试验过程中换热孔温度分布及其随时间的变化情况,通过与热电阻温度传感器的对比,验证了DTS测温的准确性。在线热源传热模型的基础上,建立了以换热孔为线热源的传热模型。分别进行了双U型管和单U型管恒热流热响应测试,根据DTS监测的温度分布及其变化,得到了土体导热系数随深度的分布。与综合导热系数相比,分布式导热系数不仅精度满足要求,而且可以更精细地反映土体导热系数分布的不均匀性,对于地源热泵的优化设计和换热能力的评价具有重要的意义。     

不同因素对浅表土导热系数影响的试验研究

土体导热系数是预测人工冻结温度场发展、冻结壁厚度的重要参数,主要取决于固体颗粒成分、含水率和土体密实程度。本文以南京地区浅表土为研究对象,开展了常温与-10 ℃冻结时含水率、干密度对淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、粉砂导热系数的影响规律研究。研究结果表明:土质、含水率、干密度对导热系数影响显著,在试验含水率与干密度范围内,导热系数随含水率、干密度增加呈近似线性规律升高;冻土导热系数大于常温土导热系数,随含水率增加冻土导热系数的增加幅度与干密度相关。     

考虑粘聚力的浅埋隧道围岩压力计算方法

针对浅埋隧道既有围岩压力理论计算中考虑因素较少且计算结果差异显著的问题，在既有理论基础上，建立了考虑土体粘聚力、内摩擦角、侧压力系数和静止土压力系数的浅埋洞室假定破坏模型，推导出误差较小且适用于浅埋隧道围岩的压力计算公式，通过工程实例验证了该理论的合理性，并分析了单一参数变化对围岩压力的影响规律。结果表明：实测围岩压力值与既有理论围岩压力值对比，理论计算的围岩压力与实测值的误差最小；围岩压力随隧道埋深增大表现为先增后减的二次抛物线形规律，随土体的内摩擦角、粘聚力和土压力系数的增大表现为线性减小的规律。     

人工冻融黏土导热系数试验研究

基于TC3000型热线法导热系数测试原理,研制了人工冻土导热系数测试系统,该系统具有温度精度高、测试速度快、测试灵活等优点。对冻结地下工程岩土进行了导热系数试验研究,获得人工冻结黏土随干密度、含水率、外界环境温度变化对冻土导热系数的影响规律。试验结果表明:冻融土导热系数随干密度呈线性增加,平均增长速率为0.20~0.25 W/m·K之间;冻融土导热系数随含水率变化平均增长速率相差不超过0.03 W/m·K;温度每降低1℃,冻融土导热系数增加0.01~0.014 W/m·K。研究成果可为类似冻结工程中测试土体导热系数提出一种新的有效方法,对人工冻结温度场计算具有重要指导意义。     

地源热泵岩土体导热系数确定方法的实例分析

以3个地源热泵工程为例,对用查表法确定的岩土体平均导热系数和现场岩土热响应试验确定的导热系数进行了比较,结果显示,两者相对误差小于10%。建议对于小型竖直地埋管地源热泵工程,利用查表法获得埋管深度范围内岩土体的平均导热系数;对于大、中型地埋管地源热泵项目,采用取芯钻探方法对地埋管岩土热响应试验孔进行施工,用查表法对现场热响应试验结果进行验证。     

石油污染土体导热系数变化规律和变化机制

室内测试了不同含水量、污染强度、油水相含量的石油污染土体的导热系数。研究结果表明:干密度和污染强度一定时,其导热系数随含水量的增加而增大;干密度和含水量一定时,随污染强度的增加呈现先减小后增加最后又减小的变化趋势;温度对其导热系数的影响主要取决于各温度区间土体水相的赋存状态。内在的变化机制是:土体内部油、水的赋存位置、相状态、含量以及土体自身的导热性能共同决定了其导热系数的大小。研究成果为定量研究、评价和预测石油污染物扩散、迁移等环境问题以及石油污染土体传热、传质和热稳定性问题研究提供了重要参数;为冻土区环境恶化、冻土退化、冻害形成过程等机理性解释提供依据。     

颗粒改性复合材料导热系数的等效计算方法

采用比等效导热相等法则,把颗粒改性复合材料导热系数求解问题转化为含有单个颗粒立方单元体的导热系数求解.通过在单元体中定义复合体,计算出复合体的导热系数.在此基础上分别采用串、并联模型,推导出颗粒改性复合材料导热系数计算公式.采用本方法的计算结果与文献报道的实验数据进行了对比,表明本方法计算结果比Luikov算法及经典的...     

砖-粉煤灰砌块夹心复合墙体传热系数研究

为计算砖-粉煤灰砌块夹心复合墙体传热系数,分析其热工性能,进行了普通砖墙体、普通砖-粉煤灰砌块夹心复合墙体、再生砖墙体和再生砖-粉煤灰砌块夹心复合墙体的传热系数试验.依据普通砖、再生砖及粉煤灰砌块导热的基本机理,结合现有研究成果,给出了这几种材料的导热系数与温度、湿度的关系表达式,并提出了适用于工程设计的传热系数真实值计算方法.通过分析试件传热系数的试验值、理论值及真实值,证明真实值计算方法正确合理;用再生砖替代普通砖应用于砖-粉煤灰砌块夹心复合墙体同样能达到较好保温效果,这可为再生砖的应用及砖-粉煤灰砌块夹心复合墙体建筑节能细化设计提供依据.     

零误差实验

零误差实验可以更有效地观察粗差在经过抗差估计以后的分布情况,再将估计值与真值比较,从而较客观地对各种抗差估计方法做出评价.粗差相对于正常误差而言,正常误差可以不予考虑.本文通过一个三角网实验结果表明:方向平差和相关角度平差,对于经典平差(即最小二乘平差法),两种方法的结果一致,对于抗差估计,两种方法的结果不一致,但都是有效的;正态密度平差法优于Huber法、丹麦法、IGGI法、IGG法和Hampel法等抗差估计方法.     

多功能共振柱刚性试件试验的可靠性分析

对我国自行研制的多功能共振柱试验机测试刚性试件动剪切模量的可靠性进行研究,提出了一种修正系数方法,给出了测试刚性试件时的自振和共振修正曲线。试验中,6个不同刚度试件10次自振试验和10次共振试验的频率误差最大均不超过4%,10次自振试验曲线之间的相关性也很好。比较了3种修正系数拟合模型,给出了修正曲线最佳拟合方式。对3种已知模量的刚性试件进行了自振和共振试验,采用修正曲线得到的结果与已知值的最大误差不超过10%。表明提出的修正系数方法和修正曲线可靠,新设备测试精度和稳定性良好,可用于小应变范围内硬质材料动剪切模量的实际测试。     

土石坝渗透系数反演计算研究

将智能算法引入渗透系数参数反演中,可以实现实时率定渗透系数,更好反映工程实际。本文将采用随机森林算法对支持向量机进行了修正,构造了改进支持向量机的土石坝渗透系数反演计算模型,并运用于某粘土心墙石碴坝计算中,计算结果表明:改进支持向量机方法较支持向量机法更为精确,整体较实测值偏大。该方法更好地反映渗透系数的实时性,具有一定的工程适用性与实际意义。     

考虑风险因素的房地产投资效益评价方法研究

传统的房地产投资效益评价方法由于没有考虑风险因素,已经很难适应竞争日趋激烈的房地产市场要求。本文在对传统的房地产投资效益评价方法分析的基础上,引入了风险变异系数和投资的系统风险度,修正了基准收益率及净现值的计算公式,提出了考虑风险因素的房地产投资效益评价方法。该方法将定性与定量分析相结合,充分吸取专家和房地产开发商的经验,能够更好地把握房地产投资效益的评价。最后,本文通过一个实例证明了本方法的科学性和现实指导意义。     

混凝土碳化速度系数概率模型的研究

本文首先讨论了影响混凝土碳化速度系数的主要因素,在此基础上利用实际工程中测得的混凝土碳化速度系数的数值和柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫检验法对混凝土碳化速度系数的概率分布进行统计分析,为进一步研究混凝土碳化的失效概率或碳化可靠性分析奠定了基础。     

公路隧道围岩抗力系数计算

按照荷载——结构法思想。合理考虑围岩与衬砌一道工作、分承荷栽的能力能够充分体现设计时安全与经济应相互协调的理念，其中围岩抗力系数值的确定尤为关键。作者基于统一强度理论推导得出的围岩抗力系数计算公式，可以考虑中间主应力的影响，并且文中公式中的参数取一些其他值可以得出其他围岩条件或者其他强度理论条件下的围岩抗力系数计算公式，可适用于各种岩体条件，具有较强实用价值。     

采用模糊实物期权方法求解PPP项目特许期

特许期是 PPP 项目中的关键参数之一,能否对其合理确定直接影响着项目的成败。在实物期权方法基础上,对其中的不确定性参数进行模糊化,提出政府和社会资本分别确定投资回报率的左右极值,并以此为约束条件建立特许期决策模型,使特许期确定在一个范围之内。社会资本通过考虑项目未来发展的形势,确定悲观系数,运用加权平均法求得项目特许期。结合实际案例与传统净现值方法对比表明:项目中存在期权价值,社会资本对期权价值的考虑能更加准确确定项目特许期;同时运用模糊方法将参数的不确定性量化在一定范围之内,能够使社会资本决策更具柔性,并为政府决策提供参考。     

夏热冬暖地区建筑自保温砌块的热工设计研究及建议

选取夏热冬暖地区典型建筑砌块模型,配以不同材料对砌块的传热系数进行计算,得出各种匹配方案下砌块的保温性能,研究了建筑材料导热系数、孔洞排数及孔洞排列方式对砌块传热系数的影响及一般规律,指出了自保温砌块设计时应注意的问题,并提出相应的建议.     

The applicability of Darcy''s law in determining the water permeability of geotextiles

Water conductivity characteristics of geotextiles are mostly given as a permeability coefficient or as a permittivity value. This is only valid in case of laminar flow. Theories and models, developed to describe flow through porous media and geotextiles in order to delineate the laminar flow zone for which Darcy's law can be applied, are treated and discussed. These models are not suitable to delimit the laminar flow zone because some parameters are difficult to define. Measurements of discharges for a range of hydraulic losses allow the flow regime to be determined. In most cases there is no laminar flow and the calculated permeability values are not exact. Therefore, the water conductivity characteristic of geotextiles is better expressed asa discharge for a given hydraulic loss.