考虑冻融影响的岩土类材料导热系数计算新方法

›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (S2): 70-74.

考虑冻融影响的岩土类材料导热系数计算新方法

谭贤君¹，褚以惇²，陈卫忠^1,3，戴永浩¹，陈培帅¹

1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071； 2. 中交第二公路勘察设计研究院有限公司，武汉 430056； 3. 山东大学岩土与结构工程研究中心，济南 250061

收稿日期:2010-07-20 出版日期:2010-12-10 发布日期:2011-01-12
作者简介:谭贤君，男，1984年生，博士，助理研究员，主要从事隧道及地下空间方面的研究工作.
基金资助:
国家自然科学基金重大国际合作项目（No. 50720135906）；国家自然科学基金（No. 41072238）。

A new method to study thermal conductivity of geomaterials considering phase change

TAN Xian-jun¹, CHU Yi-dun², CHEN Wei-zhong ^1,3, DAI Yong-Hao¹, CHEN Pei-shuai¹

1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. Second Highway Consultants Co., Ltd. of China Communications Construction Corporation, Wuhan 430056, China; 3. Research Center of Geotechnical and Structural Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China

Received:2010-07-20 Online:2010-12-10 Published:2011-01-12

摘要/Abstract

摘要：

从多孔随机混合介质理念出发，提出了考虑相变及未冻水影响的冻融条件下岩土类材料的导热系数计算的新方法，并根据已有的试验数据，利用多孔随机混合介质模型求出了同等条件下的导热系数，研究结果表明：模型的计算结果和试验结果基本一致，其平均偏差为2.3%，最大偏差为5.4%。另外，通过与现有的3种导热系数的取值方法的比较发现：目前广泛使用的指数加权平均法在0℃以上时计算结果较准确，但并不适合计算低温（0℃以下）岩土类材料的导热系数。加权调和平均法和加权算术平均法计算结果误差都很大，且不能反映相变对导热系数的影响。研究成果为低温相变条件下岩土介质温度场的正确求解提供了理论前提。

关键词: 寒区, 隧道, 围岩, 导热系数

Abstract:

Based on random mixed media (RMM) and combining with the characteristics of geotechnical material, a new method is proposed to calculate the thermal conductivity of geomaterials under low temperature considering phase change. According to the experimental data, RMM is adopted to calculate the thermal conductivity under the same experimental condition. The results of numerical calculation are compared with that of experiment; it is concluded that the results consist with each other; the maximum and mean deviations are 5.4% and 2.3%. Compared with other current three methods (exponential weighted average method, weighted harmonic mean method and weighted arithmetic mean method) on calculation of thermal conductivity, it is shown that: the popular exponential weighted average method is suitable for temperature above 0℃ but not for temperature below 0℃. The errors of results from weighted harmonic mean method and weighted arithmetic mean method are very great; and the effect of phase change on thermal conductivity can’t be reflected with this method. A reference is provided on determination of temperature field for geotechnicals under low temperature considering phase change.

Key words: cold region, tunnel, surrounding rock, thermal conductivity

中图分类号:

TU 411

谭贤君，褚以惇，陈卫忠，戴永浩，陈培帅. 考虑冻融影响的岩土类材料导热系数计算新方法[J]. , 2010, 31(S2): 70-74.

TAN Xian-jun, CHU Yi-dun , CHEN Wei-zhong, DAI Yong-Hao, CHEN Pei-shuai. A new method to study thermal conductivity of geomaterials considering phase change[J]. , 2010, 31(S2): 70-74.

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[1]	魏纲, 张鑫海, 林心蓓, 华鑫欣, . 基坑开挖引起的旁侧盾构隧道横向受力变化研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 635-644.
[2]	侯公羽, 谢冰冰, 韩育琛, 胡涛, 李子祥, 杨兴昆, 周天赐, 肖海林, . 分布埋入式光纤与隧道衬砌耦合性能试验及应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 714-726.
[3]	杨振兴, 陈健, 孙振川, 游永锋, 周建军, 吕乾乾, . 泥水平衡盾构用海水泥浆的改性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 501-508.
[4]	于丽, 吕城, 段儒禹, 王明年, . 考虑孔隙水压力及非线性Mohr-Coulomb破坏准则下浅埋土质隧道三维塌落机制的上限分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 194-204.
[5]	蒋中明, 李鹏, 赵海斌, 冯树荣, 唐栋, . 压气储能浅埋地下储气库性能试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 235-241.
[6]	翁永红, 张练, 徐唐锦, 黄书岭, 丁秀丽, . 高水头下大型导流洞新型堵头-围岩相互作用规律与安全评价[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 242-252.
[7]	章定文, 刘志祥, 沈国根, 鄂俊宇, . 超大直径浅埋盾构隧道土压力实测分析及其计算方法适用性评价[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 91-98.
[8]	李志成, 冯先导, 沈立龙, . 沉管隧道含垄沟卵石垫层变形特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 189-194.
[9]	张治国, 李胜楠, 张成平, 王志伟, . 考虑地下水位升降影响的盾构施工诱发地层变形和衬砌响应分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 281-296.
[10]	郑帅, 姜谙男, 张峰瑞, 张勇, 申发义, 姜旭东、. 基于机器学习与可靠度算法的围岩动态分级方法及其工程应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 308-318.
[11]	陈舞, 张国华, 王浩, 钟国强, 王成汤, . 基于T-S模糊故障树的钻爆法施工隧道坍塌可能性评价[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 319-328.
[12]	丁智, 张霄, 金杰克, 王立忠, . 基坑全过程开挖及邻近地铁隧道变形实测分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 415-423.
[13]	谈云志, 彭帆, 钱芳红, 孙德安, 明华军, . 石墨−膨润土缓冲材料的最优配置方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3387-3396.
[14]	陈舞, 张国华, 王浩, 陈礼彪, . 基于粗糙集条件信息熵的山岭隧道坍塌风险评价[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3549-3558.
[15]	张宜虎, 邬爱清, 周火明, 王帅, 罗荣, 范雷. 悬索桥隧道锚承载能力和变形特征研究综述[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3576-3584.

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