熱源作用下含濕土壤一維熱濕遷移的實驗研究.pdf

1、隨著地熱能開發(fā)利用的興起與發(fā)展，工程實際中遇到的土壤熱濕遷移問題越來越多，相關課題也成為學界研究的熱點。土壤熱濕遷移受多種因素影響和制約，因此有必要針對不同影響因素分別進行研究。本文以實際地層中受熱土壤的柱形單元體為物理原形搭建一維土柱實驗臺，基于該實驗臺開展了不同土樣類型、不同熱（冷）源溫度、不同初始含水率、不同擊實次數(shù)（孔隙率）、不同初始溫度條件下的土壤一維熱濕遷移實驗研究。土樣類型為礫砂、粗砂、中砂、細砂、粉砂、粘土；熱（冷）源溫

2、度為30℃、40℃、50℃（15℃、10℃、5℃）；初始含水率為5％、10%、15%；擊實次數(shù)為：5次、10次、15次；初始溫度：15℃、21℃、25℃。
　　實驗結果表明：土樣在加熱（制冷）過程中，溫度變化曲線可分為四個時期：溫變前期、溫變劇烈期、溫度趨穩(wěn)期、溫度穩(wěn)定期。含水率變化曲線分為兩個時期：含水率劇變期、含水率趨穩(wěn)期。此外，采用冪函數(shù)y=axb對加熱（制冷）24h時的沿軸向分布溫度值進行趨勢線擬合，所得相關系數(shù)R2均大于

3、0.9，表明該冪函數(shù)擬合度較高，可作為經(jīng)驗公式使用。不同土樣類型中，礫砂、粗砂、粉砂與粘土熱濕遷移規(guī)律接近，中砂與細砂熱濕遷移規(guī)律接近，而相比其它土樣，粉砂、粘土的水分遷移現(xiàn)象更加明顯。土樣溫度影響半徑、溫變劇烈期時長、溫度穩(wěn)定期的溫度值、含水率變化曲線振幅，參數(shù)a值增大、b值減??；土壤熱濕遷移現(xiàn)象更加明顯。隨冷源溫度降低，土樣溫度影響半徑、溫變劇烈期時長、含水率變化曲線振幅增大，溫度穩(wěn)定期的溫度值減小；參數(shù)a值減小、b值增大；土壤熱濕

4、遷移現(xiàn)象更加明顯。初始含水率變化對土壤熱濕遷移影響相對較小，隨初始含水率增加，除土樣溫度影響半徑擴大外，溫變劇烈期時長、溫度穩(wěn)定期的溫度值、a、b值與含水率變化曲線振幅均變化較小。隨孔隙率減小，土樣溫度影響半徑、溫變劇烈期時長、溫度穩(wěn)定期的溫度值增大；a、b值與含水率變化曲線振幅變化較小。含熱源工況下，隨初始溫度減小，熱源溫度與初始溫度溫差擴大，土樣溫度影響半徑變化較?。粶刈儎×移跁r長、含水率變化曲線振幅增大；溫度穩(wěn)定期的溫度值減??；參