熱源作用下含濕土壤一維熱濕遷移的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著地?zé)崮荛_發(fā)利用的興起與發(fā)展，工程實(shí)際中遇到的土壤熱濕遷移問題越來(lái)越多，相關(guān)課題也成為學(xué)界研究的熱點(diǎn)。土壤熱濕遷移受多種因素影響和制約，因此有必要針對(duì)不同影響因素分別進(jìn)行研究。本文以實(shí)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(shí)驗(yàn)臺(tái)，基于該實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(shí)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(shí)驗(yàn)研究。土樣類型為礫砂、粗砂、中砂、細(xì)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(shí)次數(shù)為：5次、10次、15次；初始溫度：15℃、21℃、25℃。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：土樣在加熱（制冷）過程中，溫度變化曲線可分為四個(gè)時(shí)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(gè)時(shí)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(duì)加熱（制冷）24h時(shí)的沿軸向分布溫度值進(jìn)行趨勢(shì)線擬合，所得相關(guān)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(yàn)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(xì)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(shí)長(zhǎng)、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(shí)長(zhǎng)、含水率變化曲線振幅增大，溫度穩(wěn)定期的溫度值減?。粎?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(duì)土壤熱濕遷移影響相對(duì)較小，隨初始含水率增加，除土樣溫度影響半徑擴(kuò)大外，溫變劇烈期時(shí)長(zhǎng)、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(shí)長(zhǎng)、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(kuò)大，土樣溫度影響半徑變化較小；溫變劇烈期時(shí)長(zhǎng)、含水率變化曲線振幅增大；溫度穩(wěn)定期的溫度值減小；參