考虑冻融影响的岩土类材料导热系数计算新方法  

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

作　　者：谭贤君[1] 褚以惇[2] 陈卫忠[1,3] 戴永浩[1] 陈培帅[1] 

机构地区：[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

出　　处：《岩土力学》2010年第S2期70-74,共5页Rock and Soil Mechanics

基　　金：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)

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。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 

分 类 号：P634.1[天文地球—地质矿产勘探] TU45[天文地球—地质学]