岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S1): 367-374.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1102

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重塑膨胀岩热传导性能及影响因素试验研究

欧孝夺1, 2, 3,甘雨1,潘鑫1,江杰1, 2, 3,覃英宏1, 2, 3   

  1. 1. 广西大学 土木建筑工程学院,广西 南宁 530004;2. 广西大学 工程防灾与结构安全教育部重点实验室,广西 南宁 530004; 3. 广西瑞宇建筑科技有限公司 广西金属尾矿安全防控工程技术研究中心,广西 南宁 530004
  • 收稿日期:2020-07-30 修回日期:2022-02-21 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-07-15
  • 作者简介:欧孝夺,男,1970年生,博士,教授,博士生导师,主要从事岩土工程方面的教学和科研工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.51978179,No.51768006)

Experimental study on thermal conductivity of remodel expansive rock and its influence factors

OU Xiao-duo1, 2, 3, GAN Yu1, PAN Xin1, JIANG Jie1, 2, 3, QIN Ying-hong1, 2, 3   

  1. 1. School of Civil Engineering and Architecture, Guangxi University, Nanning, Guangxi 530004, China; 2. Key Laboratory of Disaster Prevention and Structural Safety of Ministry of Education, Guangxi University, Nanning, Guangxi 530004, China; 3. Guangxi Engineering Research Center for Metallic Tailings Security Prevention and Control, Guangxi Ruiyu Construction Technology Co., Ltd., Nanning, Guangxi 530004, China
  • Received:2020-07-30 Revised:2022-02-21 Online:2022-06-30 Published:2022-07-15
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51978179, 51768006).

摘要: 以南宁第三系膨胀泥岩为研究对象,采用热探针法研究含水率、干密度、温度及体积变形率对重塑膨胀岩试样导热系数的影响。研究表明:重塑膨胀岩的导热系数随着含水率、干密度的增加而升高,当含水率从10.4%上升至21.9%时,其导热系数最高上升了135.7%,当干密度从1.50 g/cm3增加到2.00 g/cm3时,其导热系数最高上升了133.9%,主要原因是含水率的增加减少了土中空气的热阻作用,干密度的增加使土颗粒之间的接触更为紧密;在潜热传输的作用下,重塑膨胀岩的导热系数随温度的增长而升高,土颗粒在温度的影响下粒径不断增大并发生聚集,为潜热传输提供了有利的条件,重塑膨胀岩导热系数随温度的增长呈现缓慢增长和迅速增长2个不同的阶段;重塑膨胀岩的导热系数随体积变形率的增加而降低,当变形率从0.5%增加到5%时,膨胀岩的导热系数降幅在5.7%~29.5%之间,这是由于吸水膨胀后膨胀岩试样更为松散,土颗粒之间的接触减少。

关键词: 膨胀岩, 导热系数, 含水率, 干密度, 温度, 体积膨胀, 重塑试样

Abstract: The effects of moisture content, dry density, temperature and volume deformation on the thermal conductivity of remodeled Nanning Tertiary expansive mudstone specimens were investigated by the thermal probe method. The research showed that the thermal conductivity of the remodeled expansive mudstone increased with the increase of moisture content and dry density, mainly because the increase of water content lowered the thermal resistance of the air in the mudstone and the increase in dry density brought the mudstone particles into closer contact with each other. The thermal conductivity increased by 135.7% when the water content increased from 10.4% to 21.9%, and thermal conductivity increased by 133.9% when the dry density increased from 1.50 g/cm3 to 2.00 g/cm3. Under the effect of latent heat transfer, the thermal conductivity of remodeled expansive mudstone increased with the growth of temperature and exhibited two different stages of slow growth and rapid growth. The particle size kept expanding and aggregating under the influence of temperature, which provided favorable conditions for latent heat transfer. The thermal conductivity of remodeled expansive mudstone decreased with the increase of the volume deformation rate. When the deformation rate increased from 0.5% to 5%, the thermal conductivity of expansive mudstone decreased by 5.7%−29.5%, due to the fact that the expansive mudstones are looser after water absorption and expansion.

Key words: expansive rock, thermal conductivity, moisture content, dry density, temperature, volume expansion, remodel sample

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