岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (8): 2697-2708.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0757CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0757
奚旺1,赵勇1, 2,冯世进1, 2, 3
XI Wang1, ZHAO Yong1, 2, FENG Shi-jin1, 2, 3
摘要: 能源桩是一种兼具建筑承载和地热开发双重功能的建筑节能新技术。不同运行模式与长周期服役对桩体的换热性能与桩周土体热响应有着不可忽视的影响,但现有研究针对不同运行模式下长周期服役能源桩桩土热响应演变规律的系统揭示仍相对较少。基于此问题开展了不同运行模式下饱和软土条件能源桩模型试验,建立了能源桩热水力数值模型,并结合试验结果进行了模型验证,着重分析了不同运行模式下长周期服役与大气温度对能源桩热响应与土体热影响范围的作用。研究结果表明:在短周期试验中,热恢复期越长同一热循环结束后其换热功率相对越高,桩温呈现中部升温剧烈两端升温柔和的现象,大气温度对于土体上层温度有着显著影响,桩基热影响范围逐渐呈纺锤形外扩。在长周期模拟中,不同运行模式间换热功率差异比例随时间增大,最高可达60%。最大桩基温差始终维持在3 ℃左右,桩周土温波动相对较为柔和。循环初期热影响半径随深度线性增加到一定值后趋于稳定,后期随深度线性不断扩大。循环中热恢复期越长,热影响半径相对越小,但长期运行后各模式间热影响半径差异逐渐缩小。
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