对岩土热响应试验的几点思考

岩土热响应试验的目的是确定岩土热物性参数。本文提出一种获得更为准确的岩土热物性参数及钻孔内热阻的方法,介绍如何利用岩土热响应试验数据来推导不同工况下（不同埋管形式、加热功率等）地埋管换热器的运行情况,以期为工程设计提供更多翔实的参考数据。     

岩土综合导热系数的热响应试验法与查表法分析

以常州某地埋管地源热泵系统工程为例,分别以热响应试验法和查表法计算岩土综合导热系数,结果显示虽然两者相对误差不大,但查表法在多数情况下只能估算出岩土综合导热系数值,其精确值难以确定。建议对于一般地埋管地源热泵工程,用岩土热响应试验法确定岩土综合导热系数,用查表法验证热响应试验结果。     

岩土中热式渗流测量初探

岩土内部的渗透(孔隙)水压力采用渗压计测量,进而进行渗流监测,其测量的是标量,存在动态响应差、量程小、非直接测量等缺陷,难以满足岩土中渗流监测发展的需求。鉴于此,该文设计一种基于热扩散原理的远程在线渗流计,主要由电源模块、温度检测模块、恒功率加热模块、显示模块组成;由三线制铂电阻恒流源测温电路检测进出水两端温度差,检测结果返回显示到STM32并经过RS-485总线传至主机进行数据分析。实验结果表明,该渗流计可实现在线监测岩土中的渗流情况,能有效检测岩土中渗流的速度,分辨率达到0.05 mL/s,具有良好的灵敏度、准确性和重复性,适用于大部分岩土中的渗流测量。     

热响应试验过程及相关参数探讨

为使相关测试人员更好地了解热响应试验,获得准确的岩土体热物性参数,结合笔者长期的试验经验对热响应试验原理、试验过程、试验相关参数及各参数的影响因素等内容进行全面阐述,对单位换热量和钻孔热阻进行深入分析.     

岩土热响应试验在土壤源热泵系统设计中的应用

结合南京某土壤源热泵项目,分析了岩土热响应试验中的关键问题,对岩土热响应测试的方法与步骤进行了规范的阐述.针对某一实际项目建立了100m深双U型垂直埋管试验井测试装置进行热响应试验,并采集了岩土热物性参数,得到了土壤原始地温以及地埋管系统的供回水温度响应曲线,进而确定了每延米井深的换热量等参数.数据分析表明,土壤的原始地温为17.95℃,夏季工况(35℃)和冬季工况(5℃),每延米井深的换热量分别为69.6W/m和51.2W/m.该工程区域内综合地质条件比较适宜采用土壤源热泵空调系统.     

岩土热响应测试仪的开发与应用

开发一套岩土热响应测试仪,介绍其原理与组成,以及配套开发的控制软件、数据采集软件、数据处理软件的功能和使用方法。使用所开发的仪器进行现场实测,测试结果表明,该设备及配套软件完全达到预期性能指标,能够在今后对外开展岩土热响应试验的工作。     

基于点热源模型的地下岩土热物性参数测试

目前现场热物性测试广泛采用热响应试验方法测得岩土综合热物性参数,而获取各层岩土热物性参数值可以减少地源热泵系统地埋管的设计偏差,满足工程需要。本文提出基于点热源模型进行各层岩土热物性参数测试的方法,并通过模拟验证的方式可以准确得到热物性参数值,可靠性较高,但点热源模型测试方法应用于实际工程是否准确可靠尚须进一步验证。     

基于岩土轴向分层垂直地埋管换热模型分析

当埋管周围岩土轴向分层热物性相差较大时,传统均匀介质模型忽略了岩土分层、热物性变化和地下水流动的综合影响,往往会带来偏差。本文通过对南京某一地埋管换热器现场实验,分析了岩土分层和地下水流动特性,建立了地埋管换热器岩土轴向分层数值模型,并进行验证分析。对比分析轴向数值模型与传统的有限长纯导热模型(FLS)和渗流有限长线热源模型MFLS均匀介质模型,结果表明:连续加热60 d后轴向分层模型的埋管出水温度比FLS模型低约0. 5℃,比MFLS模型高0. 3℃,且轴向分层模型不同深处温度响应差别较大。并对不同距离不同加热时间下,埋管轴向温度的分布特性进行了研究探讨。     

竖直地埋管换热器热响应测试研究

介绍了竖直地埋管换热器热响应测试的数学模型、测试系统及测试方法。以株洲市某工程为实例,通过恒热流法对竖直双U型地埋管试验孔进行了热响应测试,得到了每米孔深换热量及岩土的热物性参数,为实际工程地埋管换热器的设计提供基础数据,并运用TRNSYS软件对换热过程进行了瞬时动态模拟,验证了测试的准确性。     

岩土热响应测试及应用中的问题探讨

岩土热物性参数是地源热泵系统设计的重要基础依据,其准确程度决定着地源热泵系统运行的可靠性和经济性。本文介绍了岩土热物性测试设备构成及数据处理模型,并对热响应测试的某些问题进行了讨论。热响应测试是地源热泵工程应用的基础工作,具有重要意义。目前仍需要对其计算模型、测试方法及装置进行研究。     

三维数值模型及其在地源热泵岩土热物性计算中的应用

利用有限体积法,在Matlab平台上建立三维数值模型,通过经典线热源模型对该模型进行验证,并介绍工程应用。该模型能够反映实际钻孔参数,适应U形埋管内流量波动、加热功率较大波动等情况。结合实际测试数据,应用该模型可反演得到地源热泵岩土热物性参数。且该模型能够克服经典线热源模型忽略钻孔内容积比热容的局限性,更好地反映实际地源热泵岩土热响应情况。     

NC体系发射药烤燃点火的响应特性

选用制式的硝化棉(NC)体系发射药进行了烤燃试验,研究了NC体系发射药的配方组成对烤燃作用下的自点火温度和燃烧性能的影响。结果表明,NC体系发射药的配方组分对烤燃响应的自点火温度和燃烧性能影响明显,随着烤燃温度上升,NC体系发射药烤燃响应时经历了热分解—点火燃烧—冲破约束强度造成剧烈响应的过程。单基药中NC的自热反应和硝胺发射药中RDX的气相燃爆反应使得发射药迅速完成热分解到燃烧反应的转变,压力增长速度较快;单基药的自点火温度约为157.5 ℃,增加较低温度开始分解的NG和增塑剂TEGDN提前了发射药的自点火温度;发射药烤燃点火后,压力增长速率与发射药配方组成和弧厚有明显关系,与烤燃响应类型和冲击压力规律相符;增加弧厚对发射药烤燃作用下的热分解无影响,降低了点火后压力的上升速率,有利于降低发射药烤燃响应剧烈程度。     

Environmental hazard analysis and effective remediation of highway seepage

Risk assessment and minimisation of environmental hazards are critical issues to consider in the geotechnical engineering projects. A case of highway pavement seepage induced by groundwater, at a locality along the section of Hua-Qing Highway of Guangdong Province, China, is presented for environmental hazard analysis and effective remediation. The environmental hazard analyses were based on in situ hydrogeologic investigation, rock-soil testing and integrated environmental understanding. The analyses indicate that the highway seepage was caused by elevation of groundwater hydraulic pressure in low permeable strata near the highway pavement, which was controlled by landform, hydrology, weather and road structure. The risk source of groundwater 'flooding' was the groundwater and surface water in the ring-like valley around Fenshui Village. A blind-ditch system for effective remediation of the pavement seepage hazard was proposed and successfully implemented by declining groundwater table near the highway based on the comprehensive assessment of various conditions. This geotechnical accident shows that the role of groundwater is an essential factor to consider in the geotechnical and environmental engineering studies and multidisciplinary effort for risk assessment of environmental hazards is important under current global climate change condition.     

有限元极限分析法发展及其在岩土工程中的应用

有限元极限分析法兼有数值分析法与经典极限分析法两者的优点，特别适用于岩土工程的分析与设计。20世纪初，国内岩土工程界应用国际上通用程序，大力发展有限元极限分析法并拓宽其在岩土工程中的应用。在基本理论研究、提高计算精度、拓宽应用范围及工程实际应用等方面取得了很大成绩。重点介绍作者及其合作者的一些研究成果。主要包括岩土工程安全系数定义、方法原理、整体失稳判据、强度准则的推导、选用及提高计算精度等方面的研究。应用范围从二维扩大到三维，从均质土坡、土基扩大到有节理的岩质边坡与岩基，从稳定渗流扩大到不稳定渗流、从边坡与地基工程扩大到隧道、还用于寻找边（滑）坡中的多个潜在滑面，进行岩土与结构共同作用的支挡结构设计，计算机仿真地基承载板载荷试验等应用项目，以逐渐达到革新岩土工程设计方法的目的。     

最小二乘支持向量机在瞬变热环境实验研究中的应用

瞬变热环境下,热反应与环境参数是紧密联系的。本文基于最小二乘支持向量机LS-SVM(LeastSquares Support Vector Machine)理论,结合瞬变热环境下受试者的投票实验数据,试图将这种关系量化,以达到对瞬变热环境下整体热感觉预测的目的。通过样本测试对预测模型的验证结果表明,向冷环境过渡和向热环境过渡中误差﹤0.3的样本比例都达到了90%以上,预测结果较理想,并且预测精度优于BP神经网络所建立的模型。另外,考虑到热感觉的模糊性以及个体化差异造成的影响,还给出了测试样本集在置信水平为95%时的置信区间,能对测试样本的变化区间作出较为准确的判断。     

改性硝基胍装药快烤响应特性研究

为了研究改性后的硝基胍装药在生产、储存、运输和使用过程中因意外爆燃而产生的响应特性,采用温度采集仪记录了火灾刺激条件下硝基胍的火球温度变化规律,通过压力测试系统测量了反应过程的冲击波压力,使用热辐射测试系统测量了爆炸火球的热通量,通过Baker公式计算了火球的理论热通量。结果表明:第1发快烤点火后108 s样品发生反应,最高温度为894.3 ℃;第2发快烤点火后142 s样品发生反应,最高温度为960.7 ℃;两发快烤反应持续时间均约为2 s,响应等级均为爆燃。分析快烤响应过程中的冲击波、破片、热辐射毁伤效应发现,热辐射是硝基胍遭受火灾刺激的主要毁伤形式。对比两发快烤及不同距离处的热通量发现,测量值与理论值的规律一致。     

两种地埋管换热器热响应实验方法的比较

目前国内对于岩土热物性热响应实验的测试方法主要有"恒热流法"和"恒温法"两种,这二种试验方法应用都较为广泛,但也是目前争论最多的问题。结合实际工程,对同一口测试井进行两种测试方法的比对。对两种测试方法在测试过程中出现的问题进行分析,指出对于大中型的地埋管换热器项目应当现场进行岩土热物性测试,并进行地埋管的换热器的设计计算。     

热障涂层热震失效寿命定量计算的研究

研究了热障涂层的热震失效,认为涂层热震失效的本质为应力疲劳失效．建立了涂层热震失效寿命理论计算公式,并用实验结果对公式进行了验证,证明公式能很好地拟合实验结果．提出了评价涂层抗热震性能的指标-临界热震温差范围△Tc．该工作为估算涂层寿命及减少实验工作量提供了理论依据．