寒冷地区垂直埋管换热器供暖期岩土体温度场研究

为了研究寒冷地区单U型垂直埋管换热器供暖期岩土体温度场,结合某实际工程,通过40个防护型一线式温度传感器对岩土体温度进行了监测。对监测数据进行修正并分析后得出,地下水渗流能增强热对流,使得岩土体温度变化率升高,这对于地源热泵系统的运行是一个有利的条件;间歇运行可以有效缓解系统连续运行对岩土体温度场产生的不良影响,对于提高热泵系统性能具有重要作用;岩土体温度受到了地下热传导向上的热量补给的影响,因此在模拟计算时不宜将换热井底部设为恒温边界或者绝热边界,应将其作为动态边界条件处理,同时浅层岩土体温度受太阳辐射影响较大,计算时这部分热量也是不能忽略的。

联络通道冻结施工近隧道端土体温度场分布及管片保温措施优化

为了研究人工冻结法施工联络通道中近隧道端土体温度场的分布规律以及管片散热对土体温度场的影响,采用现场实测和数值计算的方法,对土体温度场分布、冻结壁厚度和管片保温措施进行分析。结果表明:土体温度、冻结壁扩展厚度均随深度的增加呈指数型变化,当深度大于2.2 m时冻结壁厚度和冻土温度场基本稳定;联络通道的冻结壁沿长度方向可划分为2侧交界面段与正常冻结段;冻结管间距是影响交界面段冻结壁厚度的重要因素之一,因此辅助冻结面冻结壁是联络通道施工中的主要风险点之一;管片散热对土体影响范围与冻结时间呈对数关系,随着冻结时间的延长,影响范围将逐步扩大;为保证交界面区域的冻结效果,可在钢管片内部靠近土体一侧增设5 cm夹心保温层或改良管片壁后注浆材料2种管片保温,优化后交界面靠近管片位置冻结壁厚度可提升约24%。

土体温度光纤精细化监测室内试验研究

传统温度传感器在测量地下土体温度时存在耐腐蚀性差、易受电磁干扰、易被破坏等不足,难以准确和全面地掌握土体温度的长期变化。通过对比分析常用的几种分布式光纤测温技术,提出采用光频域反射技术来监测地下土体温度。根据光频域反射技术高精度和高空间分辨率的特征,给出了土体温度光纤精细化监测的布设方案和监测数据的分析思路。为了验证光频域反射技术在土体温度监测方面的优势和可行性,开展了土体温度室内模拟监测试验,设计出了一套土体温度光纤精细化测温装置,采用光频域反射技术对不同容器内的土体和水体温度进行监测,掌握了土体和水体温度的变化情况,并与传统测温方法进行了对比,结果表明,光纤测得的土体温度结果与传统方法得到的结果基本一致,但光纤测温可以实现分布式测量,相对于传统方法优势显著,对于土体温度精细化测量而言,取得了良好的成果。

动荷载下土体温度和孔隙水压力的变化规律

动荷载对土体的挤压作用能够改变土体内部孔隙的大小,进而导致土体内部孔隙水压力发生变化.为了验证该物理过程,通过模型试验,研究冻融循环作用下无荷载和动荷载时土体温度和孔隙水压力的变化规律.结果表明,冻融循环作用下,当外部温度达到最高值时,土体上部0~10 cm和底部20~40cm范围内的等温线密集,温度梯度较大,而10~20 cm范围内的等温线较稀疏,温度梯度较小;当温度达到最低值时,土体内部等温线分布均匀.在无荷载条件下,土体内部孔隙水压力随冻融次数增加呈增大趋势,动荷载条件下亦呈现同样规律.动荷载引起土体内部孔隙水压力在冻融过程中发生变化,在冻融初期,振动底板下方5 cm范围内的孔隙水压力为正值,其他区域为负值.随着冻融循环次数的增加,振动底板下方正孔隙水压力的范围扩大到10 cm,而且在振动底板下方20 cm处出现高孔隙水压力区域.

宁波轻轨沿线不同深度土体温度变化规律观测研究

宁波轻轨1号线为该市第一轮规划首条线路,之前宁波缺少对本区城市不同深度的土体温度变化规律进行观测研究的相关资料。本文通过对宁波平原轻轨沿线不同地段的7处土体地温观测点研究,得到宁波平原不同深度土体温度的变化规律及地层的恒温层位置,并初略确定气温对土体温度影响的下限深度。观测结果表明:宁波平原地表以下5m范围内土体温度受气温影响很敏感,5m^10m影响不敏感,10m^25m影响很小,一般10m以下趋于稳定,土体温度范围为18.3℃~19.7℃之间,观测研究结果可为宁波轻轨车站和区间隧道设计时提供所需参数。

宁波轨交沿线不同深度土体温度变化规律观测

通过对宁波平原轨交沿线不同地段的7处土体地温观测点研究，得到宁波平原不同深度土体温度的变化规律及地层的恒温层位置，并初略确定气温对土体温度的影响下限深度。观测结果表明：宁波平原地表以下5m范围内土体温度受气温影响很敏感，5～10m影响不敏感，10～25m影响很小，一般10m以后趋于稳定，土体温度范围为18．3～19．7℃之间。观测研究结果，可为宁波轨交车站和区间隧道设计时结构温度应力、暖通设计等提供所需参数。

颗粒分选速度与土体温度之关系

着重于从事同一堆积材料试体在不同温度下受振荡之上升速度的变化试验 ,采用粒径 3.9m m之百丽珠做为堆积材 ,底层堆积高度 (Hd 分别为 4 ,8,12 ,18cm共 4种高度 ,于放置同粒径不同颜色之百丽珠做为追迹珠后 ,上层堆积厚度 (Hu )为 2 cm ,试体初始温度 t设定为 2 0 ,2 1,2 2 ,2 3,2 4 ,2 5,2 6,2 7,2 8,2 9,30 ,31℃等 12种温度一共 4 8种处理。每一处理 5重复试验得一追迹珠上升 2 cm所需时间 (T )与试体温度 (t)之关系式。

土体剖面温度物理模型试验研究

利用自主开发的土体温度物理模型试验系统,研究了土体剖面温度随时间的变化规律,通过改变土体表面的覆盖层属性,对比分析了裸土和混凝土板覆盖下土体剖面的热传递特点。结果表明:在恒定热源作用下,土体剖面温度迅速上升到一定值之后逐渐趋于稳定,初始升温速率随深度的增加而呈指数递减,最终平衡温度随深度的增加而显著衰减;温度在土体剖面上的传递存在明显的滞后效应;混凝土板覆盖下土体的初始升温速率和最终平衡温度较裸土高;土体剖面热通量反映了土体中热量的传递特征,其变化规律与上下土层间的温度差变化规律一致。

地源热泵岩土体初始温度确定方法的实例分析

埋设温度传感器与岩土热响应试验是获取地源热泵换热器设计参数——岩土体初始温度的常用方法,然而埋设温度传感器与岩土热响应试验往往受资金、时间、施工条件等的限制。以信阳南湖林语地源热泵系统工程为例,通过理论分析计算其岩土体初始温度,并与用岩土热响应试验与埋设温度传感器所测得的岩土体初始温度作对比分析,结果表明理论计算的结果与埋设温度传感器和岩土热响应试验所得成果相差不超过5%。

汉阳陵帝陵外藏坑遗址温度变化规律及预报模型

在对汉阳陵帝陵外藏坑遗址博物馆进行长期环境监测中,对遗址的空气温度和土体温度的变化规律进行探讨,得出该遗址土体温度的预报模型,并验证其可用性。研究结果表明,全封闭式土遗址博物馆的土体温度和空气温度之间存在一次线性函数关系,土体温度预报模型的建立拓宽了遗址本体环境监测的范围。

不同地面覆盖层下土体温湿度场长期观测数据分析

本文通过建立一个不同地面覆盖层土体温湿度监测试验场,对沥青、水泥、多孔砖、草地和裸土5种覆盖层条件下的土体进行了为期2a的观测。观测结果表明:不同覆盖层介质对于下覆土体温湿度场的影响是不同的。在混凝土、沥青、多孔砖、草地和裸土5种地面覆盖层中,混凝土、沥青和多孔砖等硬质地面所对应的土体温度场明显高于裸土和草地,而在3种硬质地面覆盖层中,沥青地面的土体温度场最高,多孔砖最低。在湿度场观测中,多孔砖覆盖层下的土体湿度最大,其次是混凝土和沥青,草地和裸土的湿度最小。因此,多孔砖硬化地面具有很好的保湿性和降低地温场的效果,在城市建设中,应大力推广铺设这类多孔介质硬化地面,以提高城市的生态功能,减少城市热岛效应。

寒冷地区路基冻胀翻浆影响因素及预防对策研究

引言。在我国东北、西北、华北冬季温度较低的寒冷地区,路基翻浆是道路的主要病害之一,导致此种情况发生的根本原因是路基在冻融作用下产生冻胀融化,在路面行驶车辆的循环荷载作用下,发生路基翻浆,致使路面PQI指标严重下降。引起道路翻浆根本原因具体有以下几种:第一,因为秋季降水使地面水下渗,抬高地下水位,引起路基含水率增加;第二,冬季气温下降引起路基冻深线以上土体冻结,冻深线以下土体温度相对较高,导致土体中水分由高温处向温度较低处迁移。

岩土体热物性特征与地埋管换热分析

为确定岩土体热物性特征与竖直地下埋管换热的关系,该文从实验角度,分别对岩土体物理性质对岩土体热特性参数的影响,地下埋管换热器热负荷对其周边岩土体温度场的影响,不同测试方法对热物性参数测试结果的影响进行了实验,得出岩土体物理性质和热特性之间无确定性的对应关系,岩土样品测试的热物性参数与现场热响应试验测试的热物性参数,由于测试计算方法和测试条件的差异,结果不同。岩土体初始温度的变化,对岩土体热响应测试结果也存在较大影响。

松嫩平原北部季节冻土冻融过程及热量传递规律

为深入了解松嫩平原北部季节冻土冻融过程及热量传递规律,同时为东北寒区工程及寒区农业的土体环境的高效利用提供科学依据。基于松嫩平原北部季节冻土原位监测,开展季节冻土温度变化特性及分层热通量变化规律研究。结果表明:深度小于50 cm土体温度日变化明显,土体温度季节差异随着土体深度增大而减小。2017年3月3日达到最大冻深(164 cm),4月22日为最终融化日期,最终融化深度为130 cm。不同深度土体温度对地表温度响应呈滞后效应,随着土体深度的增加,滞后时间延长;季节冻土在冻融期内浅层土体受到净辐射的影响,热量交换极其频繁;随着土层深度的增加,净辐射的作用减小,热量在土体中传递的损耗增加,热量交换程度减弱,在冻结期,土体损失的热量大于吸收的热量。在整个冻融期内保持负值,冻深线以下土体中的热量持续向上传输,表明160 cm深度以下土体持续对冻土层传递热量。

地埋管地源热泵系统实际运行特性研究

文章针对某地埋管地源热泵空调系统,监测了岩土体温度、地埋管出口水温、蒸发器出口水温,利用多元线性回归方法拟合了机组COP、制冷与制热量、压缩机输入功率随负荷侧出水温度、地源侧出水温度这两个变量之间的函数关系式。得到了变工况下机组的制冷制热量与输入功率,计算出制冷季与制热季系统能效比,为地源热泵系数的优化设计提供有效数据支撑。

多年冻土区路桥过渡段变形及地温场试验

根据多年冻土区路桥过渡段路基在竣工后3 a内的现场试验数据,分析了路基不同位置的地温变化、路基基底沉降变形和路基不同位置沿横向及纵向的沉降变形规律。结果表明:采用粗颗粒土填筑的过渡段路基对多年冻土区土体有明显的冷却效果,可防止多年冻土上限的下降;路基阳坡的沉降大于阴坡,而沿路基纵向,距离桥台越远路基沉降越大,但路基沿横向和纵向的沉降均满足工程要求;这种粗颗粒土填筑的路桥过渡段可适用于多年冻土区。

罗布泊地区天然盐渍土多次冻融循环试验研究

选取罗布泊地区亚硫酸盐渍土在开放系统中进行多次冻融循环试验,研究罗布泊地区亚硫酸盐渍土温度变化规律,盐冻胀特性。结果表明:罗布泊地区亚硫酸盐渍土的温度变化随时间呈抛物线型,同一深度的土体降温速率与升温速率相接近。在前六次冻融循环中,盐冻胀量与盐冻胀平均速度逐渐增大,且盐胀量具有较好累加性。并在第六次冻融循环时盐冻胀量达到最大值。土体在第七次冻融循环时盐冻胀量小于回落量,盐冻胀趋于稳定。

U型块石路基结构对多年冻土的降温作用

通过对比北麓河试验段U型块石路基结构和普通路基下部土体温度监测研究,U型块石路基显著地抬升路基下部多年冻土上限,具有较强的降低多年冻土温度的作用.2005—2007年间,U型块石路基下多年冻土上限平均抬升幅度达0.9~1.4 m.路基中心下部0.5 m深土体温度降温幅度达1.13℃,原天然上限附近土体温度降温达1.28℃,5 m深的多年冻土降温幅度达0.77℃,且U型块石路基下部土体温度呈现逐年降低的趋势.然而,普通路基下部土体温度远比U型块石路基下部要高,2005年普通路基下部0.5 m深土体年平均温度比U型块石路基高1~3℃,1.5 m处高0.8~1.9℃,5 m处高1.2~1.5℃.同时,U型块石路基下部多年冻土上限抬升比普通路基大,2004—2006年间U型块石路基左路肩下多年冻土上限抬升比普通路基大0.86 m,路基中心大0.5 m.

交河故城濒危崖体36区水平位移变化特征

交河故城四周发育有大量濒危的崖体,掌握崖体的动态定量信息对于了解崖体的状态具有重要的意义,进而为崖体科学合理的加固设计提供基础信息。本文通过对崖体36区在天然条件下水平位移和上部土体温度的监测,分析了该区内不同破坏类型、规模和机制的濒危崖体的水平位移变化特征。结果表明濒临崖体的差异性决定了水平位移变化的差异性,但是所有的水平位移变化与自然条件下土体温度的变化具有极强的相关性。研究结论为交河故城崖体后续加固工程提供了重要信息。

季冻区路基冻胀融沉控制指标研究项目简介

我国冻土面积约占国土面积的75%,冬季冻结、春夏季融化的季节性冻土遍及长江流域以北的广大疆域,占国土面积的53.5%。季节性冰冻气候对公路工程质量的影响十分显著,伴随着土体中水的冻结和融化,发生着一系列特有的现象。尤其是在挖方路段地下水位较高或地表排水不良、路基填土冻胀性强的路段,随着大气温度的下降,土体温度降到土中孔隙水结晶点时。