冰川冻土2023，Vol.45Issue(3) ：865-875.DOI:10.7522/j.issn.1000-0240.2023.0066

近相变区细砂土导热系数试验及预测模型研究

Study on thermal conductivity testing and prediction model of fine sandy soil in near phase transition zone

刘志云 张亚星 崔福庆 袁堃 黄川
冰川冻土2023，Vol.45Issue(3) ：865-875.DOI:10.7522/j.issn.1000-0240.2023.0066
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近相变区细砂土导热系数试验及预测模型研究

Study on thermal conductivity testing and prediction model of fine sandy soil in near phase transition zone

刘志云 1张亚星 1崔福庆 2袁堃 3黄川4
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作者信息

  • 1. 长安大学 地质工程与测绘学院,陕西 西安 710054
  • 2. 长安大学 地质工程与测绘学院,陕西 西安 710054;中交第一公路勘察设计研究院有限公司 高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室,陕西 西安 710075
  • 3. 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室,陕西 西安 710075;青海花石峡冻土公路工程安全国家野外科学观测研究站,青海 玛多 813500
  • 4. 长安大学 地质工程与测绘学院,陕西 西安 710054;四川志德岩土工程有限责任公司重庆分公司,重庆 400025
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摘要

近相变区冻土导热系数是影响寒区岩土工程热稳定性的关键物性参数,针对该温度区间冻土导热系数难以精确测量的问题,提出了一种稳态热流计法试验获得导热系数、量子粒子群寻优算法近似回归定性温度的近相变区冻土导热系数测试方法,采用核磁共振技术对细砂土近相变区未冻水含量进行测试并探究了其与导热系数的关系,分析了负温区细砂土导热系数的分布特征和参数影响规律,建立了不同温度区间的导热系数预测模型.结果表明:负温区细砂土未冻水含量变化曲线与其导热系数呈现出极为相似的变化规律,温度-导热系数曲线可划分为-3.2℃为界的近相变区和稳定相变区;冻结细砂土导热系数的增幅区间主要发生在近相变区,增长幅度约占整个负温区导热系数总增幅的50%,且随温度降低,导热系数的增幅逐渐减小;预测模型平均相对误差为4.14%,±10%误差内占比为94.7%,稳定相变区确定系数R2为0.892,近相变区确定系数R2为0.883,证明了该模型具有较好的准确性.研究成果可为寒区工程温度场的计算与分析提供基础参数,亦可为寒区重大基础设施精细化设计和冻土风险精细化防控提供数据支持.

关键词

细砂土/近相变区/导热系数/稳态热流计法/预测模型

Key words

fine sandy soil/near phase transition zone/coefficient of thermal conductivity/steady state heat flow meter method/prediction model

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基金项目

陕西省自然科学基金(2022JM143)

中国交建科技研发项目(2020-ZJKJ-PTJS04)

中国交建科技研发项目(2020-ZJKJ-QNCX09)

第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0905)

长安大学中央高校基本科研业务费专项资金项目(300102262104)

出版年

2023
冰川冻土
中国地理学会 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

冰川冻土

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.546
ISSN：1000-0240
参考文献量10
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