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。