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岩土体导热系数在与地热有关的地质基础研究和生产应用中有重要作用。首先介绍了导热系数的概念,然后分析了导热系数的受控因素,最后探讨了导热系数的测定方法。导热系数的受控因素包括地层岩性、孔隙率、含水率、温度以及各向异性。导热系数随地层岩性从大到小排列为海相碳酸盐岩、陆相碎屑岩、火成岩,变质岩导热系数与母岩和变质程度有关;同种岩层的导热系数随沉积过程延续或深度增加而增大;含水率对软弱岩石的导热系数影响较大,导热系数随含水率增大而增大,对孔隙度较大的岩层需进行饱水校正;不同岩性的导热系数随温度的变化较复杂,在应用中需结合实际地层考虑;由于结构面的存在,岩体的导热系数存在各向异性。导热系数的测定方法包括现场测试法、室内测试法、组分类型辨别法以及利用P波速度估算等。利用现场数据求解导热系数时常使用线热源模型和柱热源模型;室内测试法包括稳态测试法和非稳态测试法,分别应用于中低导热系数材料和高导热系数材料;对于组分类型辨别法,平行板式相分布的物体导热系数是各向不等的,热传导方向与平行板平面平行和垂直时分别具有最小和最大总体导热系数;对地下无法直接测量的地质单元,可利用P波速度估算导热系数。要得到准确的导热系数,须基于岩土体的导热系数范围和样品特征选取正确的测定方法。 相似文献
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为缓解中国能源消耗与经济发展的矛盾,高效调整国家能源结构,开发利用绿色的地热能已是大势所趋。通过室内测试法和现场热响应试验,研究了不同岩土体的导热系数特征值及其影响因素。研究结果表明: 岩土体导热系数与天然含水率和孔隙率呈负相关,与天然重度和干燥重度呈正相关; 导热系数受干燥重度和孔隙率影响程度较大,受天然含水率和天然重度影响程度较小。通过比较不同加热功率和单、双U地埋管换热器的现场热响应试验测定的各类岩土体导热系数的差异可知,大功率(6 000 W)情况下岩土体综合导热系数比小功率(4 000 W)时大10%~30%; 在相同功率条件下,同一场地内双U地埋管换热器导热系数比单U地埋管大30%左右,使用双U地埋管换热器可有效减少成孔深度及个数。通过系统分析岩土体导热系数的影响因素,为地热能的勘查评价提供数据和理论支持,旨在促进区域地热能开发利用,为构建环境友好型社会服务。 相似文献
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《水文地质工程地质》2015,(4)
浅层土壤导热系数的确定一直是地源热泵系统设计研究中的一个重点。为了获得更精确的土壤热物性,引入分布式光纤测温系统,并在原有柱热源测试模型方法的基础上提出分层热物性测试法并对测试数据进行分析。测试数据包括竖直方向上浅层土壤初始温度分布,稳定功率加热过程中竖直方向地埋管内流体温度随时间变化分布。结果表明:通过分层土壤热物性测试可以更直观地观察地下土壤温度分布,了解土壤中地下水分布情况。并得出竖直方向上不同深度土壤的导热系数、土壤密度与比热容乘积以及回填料热阻分布情况。 相似文献
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现场热响应试验方法可以获得换热深度内岩土体热物性参数的平均值,能够较真实地模拟地源热泵的实际运行情况,在地源热泵工程勘查设计阶段得到了广泛的应用。本文基于华北平原89个钻孔的热响应试验数据,对地表以下200 m深度内岩土体的综合导热能力进行分析,并对影响综合热导率的因素进行了探讨。结果表明,华北地区综合热导率大部分处于1. 50~2. 16 W/(m·K)之间（25%<累积概率<75%）。在富水性较好、岩石颗粒粗、地下水径流速度较快的区域,地埋管换热器的换热效果明显高于富水性差、岩石颗粒细、地下水径流速度慢的地区。地层岩性、含水率特征和地下水径流条件是影响岩土体综合热导率的主要因素。其中200m深度以内不同地区岩土体的岩性组成各不相同、地下水位埋深不同,是造成综合热导率差异的重要影响因素,地下水径流对岩土体的综合导热能力有促进作用。用无量纲Peclet值（Pe）判断地下水流动对换热过程影响的大小,在0. 28＜Pe＜0. 84的情况下,Pe值增加47%,岩土体综合导热能力增加7. 56%。 相似文献
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刘子诏 《地质灾害与环境保护》2012,23(3):76-79
天然岩土导热系数的测定目前还没有统一的国家和行业标准.为更准确地获得天然岩土导热系数,采用GB/T50123-1999国家土工试验方法,在驻马店市城区某钻孔采集土样进行实验,分析含水率、直径和厚度对其导热系数的影响.结果表明,直径小于一百毫米时,导热系数增长较快,直径大于一百毫米时,导热系数增长缓慢,同时,导热系数随厚度和含水率的增大而增大. 相似文献
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对于浅层岩土热物性参数测试中常用的实验室和现场热响应试验方法,结合上海某工程的实际情况,提出一种基于室内试验的岩土综合热物性参数确定方法。首先,根据室内、外试验测试结果的差异,选取地层厚度、含水率、密度及渗透系数作为影响二者热物性参数测试差异的主要因素,使用层次分析法确定各影响因素的权值,并按权值大小修正室内热物性参数测试结果。然后,分别模拟室外现场热响应试验和修正后的室内热物性参数以及实际地层的传热过程,得出三者在热量传导能力之间的差距分别为1.2%、1.1%及2.3%。最后,提出埋管深度和导热系数的乘积可代表岩土层的换热能力,且计算出修正后的室内热物性参数对应的均一导热系数与现场热响应试验测出的综合导热系数分别为1.832 W/(m·℃)和1.778 W/(m·℃)。 相似文献
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导热系数是岩石重要的物理参数之一，其在地热能开发及岩土热工程应用中有着重要意义.目前的测试方法需要将岩样采回实验室进行表面加工，运输和加工过程会破坏岩石结构和影响含水率等，不仅测试工艺复杂，而且导致测试结果不准确.本研究提出一种现场获取岩石导热系数的新方法.利用导热耦合剂填充岩石表面与探头之间的接触面，减小测试过程中的接触热阻，辅助热物性测试仪器来开展野外导热系数测试工作.通过配制不同导热硅脂与不同铜粉掺量充分混合的导热耦合剂进行对比实验，确定导热耦合剂的最优配比.实验表明，导热耦合剂的涂抹能有效地减小探头与岩石表面的接触热阻，提高测试精度，且导热耦合剂本身对岩石的导热系数影响甚微.研究成果可为野外准确便捷地获得岩石导热系数提供参考. 相似文献
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为了更好地探究岩土类胶结颗粒材料的导热系数变化规律,减少造成的热害问题,根据胶结颗粒物的结构特征,考虑颗粒物和胶结基质为混合物时的状态,并结合有效介质导热系数模型和面接触导热系数模型,构建了适用于岩土类胶结颗粒材料的有效导热系数计算模型。采用瞬态热线法测试了实验试块的导热系数,将预测值与实测结果和Maxwell-Eucken模型的计算结果对比后发现,两模型的导热系数计算值都随着孔隙率的增加而逐渐减小。4组测试数据结果显示,Maxwell-Eucken模型的导热系数计算结果平均值为0.171 72 W/（m·K）,优化的导热系数计算模型结果平均值为0.171 39 W/（m·K）,说明优化的导热系数计算模型得出的结论与实际测试结果平均值（0.169 22 W/（m·K））更接近,能够更好预测胶结颗粒物质的导热系数。 相似文献
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鉴于地下岩土的复杂性和多样性,在确定地下岩土热物性参数时宜尽量采用现场测试的方法.现场原位热传导试验是实施地源热泵工程的关键环节,是合理开发浅层地热能的基础.本文介绍了现场原位热传导试验的原理和方法,并以潍坊城区的实际工程为例,获得了当地土壤原始温度、导热系数及地下换热量参考值,可为设计人员结合建筑结构、空调负荷特点等优化她源热泵工程提供基础数据. 相似文献
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《化工矿产地质》2021,43(1)
为研究惠民县城及周边地区浅层地温能的赋存条件和特征,运用钻探、现场热响应试验、实验室测试分析、动态观测等研究手段对岩土体的浅层地质结构、水文地质条件、物性和热物性参数、地温等数据进行了科学分析,探讨了浅层地温能的赋存条件以及各参数之间的相关性,总结了地温场在水平和垂向上的变化规律。结果显示,区内浅层地温能所赖以赋存的沉积地层岩性组合相对简单,有利于浅层地温能的开发利用;岩土体的热扩散系数与含水率呈现一定的负相关性,与比热容所呈现的负相关性规律明显,与导热系数呈一定的正相关性;岩性基本相同的地层的地温梯度基本保持不变,主要受地层岩性和地下水活动的控制,一般而言含水砂层厚的位置地温梯度较小,反之则高。 相似文献
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河南省浅层地温能资源具有分布广泛、资源量丰富、开发利用方便等特点,发展前景广阔。通过对河南省主要城市的地质、水文地质条件和岩土体结构特征等浅层地温能赋存特征的分析,采用数理统计和对比分析等综合研究的方法,对比研究了不同地貌类型城市200m以浅的岩土体热物性特征、浅层地温场分布特征和岩土热响应特征等的异同及其分布与变化规律。结果显示:河南省主要城市浅层地温能的赋存层位主要为第四系及新近系上部的各类松散堆积物,这些松散的堆积物和储存于其孔隙内的地下水为浅层地温能的载体;岩土导热系数会随着孔隙率的增加而减小,随岩性颗粒变粗而增大;城市地层综合导热系数和换热能力与地下水径流条件呈正相关;位于盆地和山前地带水文地质条件优越的城市或地段,浅层地温能开发利用宜采用地下水换热方式,松散堆积物厚度较大且以细粒相沉积为主的城市或地段,宜采用竖直地埋管换热方式。 相似文献
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针对泰安市城区地源热泵地埋管换热器工程,通过合理选择测试参数,采用数值模型方法,测得岩土体初始温度为15.74℃,综合导热系数为2.944 W/(m·℃),综合体积热容为2.25 MJ/(m3·℃),钻孔总热阻为0.0674 m·℃/W;将空调负荷需求与岩土体综合热物性参数输入数值计算模型,经过逐时计算,得到二十年、十年模拟周期不同换热孔数的长期温度响应与耗能数据,结合投资预算,分别得到最优化的钻孔数量240个、170-180个;推荐系统安装完成后,夏季首先运行,以提高地源换热器岩土体的平均初始地温。 相似文献
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岩土体的导热系数是重要的物理参数,在岩土工程中有着广泛应用。秭归地区的黄陵背斜西翼是我国南方著名的标准地层剖面,以秭归地区黄陵背斜西翼岩层陆源碎屑岩为研究对象开展导热系数试验研究,可为我国南方地区开展地热能开发、隧道工程及矿产开采等科研工作提供重要的参考依据。探究了各岩层岩石导热系数与岩石颗粒组分、胶结物之间的变化规律及差异性。试验结果表明,黄陵背斜西翼陆源碎屑岩导热系数差异较大,在0.72～4.47 W/(m·K)之间,且导热系数大小为石英砂岩粉砂岩泥岩。陆源碎屑岩导热系数受岩石岩性、颗粒组分、粒径、胶结类型及含水状态的影响较大。 相似文献
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东北某些地区长期存在着一定规模的地下冻土,在地下水源热泵的运行中可视为天然冷源。天然冷源对地下水源热泵的利用产生一定的影响。为了提高地下水源热泵运行效率,运用室内外实验和数值模拟方法探寻冷源对地下水源热泵影响规律。对加格达奇地区的冷源场地进行了室内热物性试验和现场岩土热响应试验。研究表明：该地区砂、砾的热物性参数（比热容、导热系数）随深度增加呈现离散现象,砂岩、花岗岩热物性参数变化不大;岩土体导热系数花岗岩最大,砾、砂最小,砂岩居中;比热容受深度影响波动较大,特别是不同深度的砾、砂层比热容差别较大。依据该场地的地质条件,构建数值模型,开展模拟研究,对多井抽灌系统下热突破现象以及影响范围进行模拟分析,模拟结果显示冷源对该场地地下水源热泵的影响范围在150 m以内,而且在小于75 m的范围内对地下水源热泵的影响最为显著,为未来该地区地下水源热泵的设计、选址提供理论基础和参考依据。 相似文献
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《岩土工程技术》2021,(3)
不同成因的岩体,受成岩条件、地质构造运动、变质作用及风化作用影响,岩石工程性质表现出明显的不同。在实际工程应用阶段,为考虑应力分布及方便计算,需要将相对复杂的岩体进行工程简化。在工程区范围内,为客观取得岩土工程设计参数和评价工程特性,合理的工程简化是实现地基计算的基本前提。以某核电工程为例,通过大量的试验和测试工作,将工程性质相近的岩层归并简化,客观揭示了复杂层状岩体的特性规律。工程实践表明,该项目地层不均匀性特征比较明显,单纯按照岩组及风化程度来划分工程地质单元均不能反映岩性本身的性质差异。研究认为,结合各种类型岩体的声波测试、力学试验数据,按照岩性组合进行工程地质分层,更符合工程实际。 相似文献
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物探方法是利用地下岩土体的物理性质差异,使用仪器测试地下介质的物性数据,应用计算技术,反演推断出地下不同岩土体分布的一种无损快速的探测方法。不同的岩土体具有不同的密度、导电性、磁性等物理性质,根据不同的物理性质.采用不同仪器设备和方法进行测试,可以解决不同的地质问题。本文论述了音频大地电磁测深法、高密度电阻率法、探地雷达法、瞬变电磁法、地震反射波法在崩塌,滑坡、泥石流,地面塌陷等地质灾害勘查中解决的问题,确定地下采空区分布、基岩埋深.滑面位置.地裂缝位置及分布特征,选择适当的物探方法可以解决地质灾害勘查中的重要问题。 相似文献
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基于DTS技术的菏泽地层导热性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为了确定山东省菏泽市某地区的地下热物性参数,本文基于线源热传导理论,将DTS技术与现场热响应试验（TRT）相结合,利用测温光缆对现场单U和双U地埋管加热（或冷却）过程的钻孔温度进行了分布式测定,对该地区每一地层的导热系数进行了计算。试验结果表明:利用DTS技术可在现场热响应试验中准确可靠地获得各个地层导热系数分布,评价各个地层的热交换能力;渗流对地层导热性具有显著的提高作用;双U管试验的测试结果比单U管试验所获得的结果更准确;受热量累积效应的影响,换能试验时间越长,所得到的导热系数越小,并逐渐趋于一稳定值。本研究成果可为地源热泵设计提供基本依据。 相似文献
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物探方法是利用地下岩土体的物理性质差异,使用仪器测试地下介质的物性数据,利用计算技术,反演推断出地下不同岩土体分布的一种无损快速的探测方法。不同的岩土体具有不同的密度、导电性、磁性等物理性质,根据不同的物理性质、采用不同仪器设备和方法进行测试,可以解决不同的地质问题。本文论述了高密度电法、重力、磁法在区域地质调查中解决基岩埋深、地下水情况、隐伏断裂位置及特征、矿产分布等地质问题的情况,选择适当的物探方法可以取得良好的地质效果。 相似文献