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本文选取广西地区具有代表性的两种红黏土为主要研究对象,以其热物性为研究目的,通过热物性试验,较全面的揭示土体热导率、容积热容和热扩散率随含水量变化的规律,并分别选用Johanson公式、Kersten公式和IPCHT模型进行常温和高温状态下的模拟。主要研究成果如下: 1、通过对不同体积含水量下两种红黏土的热物性试验,得出土体热物性随土中水含量变化的规律:在相同的干密度下,随着体积含水量的增加,土体的热导率、容积比热容以及热扩散率均随之增大。 2、通过对不同温度下两种红黏土的热物性试验,得到土体热物性随温度变化的规律:在干密度和体积含水量不变的情况下,土体的热导率随温度(5~60℃)的增加而增加,且增长斜率随着含水量的增加而降低,甚至在高温下(60~90℃)某一临界含水量后出现负值,此时土中水出现汽化现象,从而影响了土体的热导率。 3、通过不同盐浓度下两种红黏土的热物性试验,得到土体热物性随盐(NaCl)溶液浓度变化的规律:在干密度相同的情况下,较低体积含水量情况下的盐浓度对土体的热导率几乎没影响,随着体积含水量的逐渐增加,土体的热导率随盐浓度的增加而减小,但在某一临界含水量(桂林红黏土为0.21cm3/cm3,柳州红黏土为0.29 cm3/cm3)后,土体的热导率开始随盐浓度的增加而增大。 4、基于双电层理论,借助水蒸气等温吸附试验测试研究桂林、柳州2两种红黏土的双电层厚度,在此基础上解释了红黏土热导率随水、热、盐变化的规律:随含水量增加,土颗粒表面结合水膜厚度也随之增大;温度对水分子热运动有一定影响,温度升高使部分渗透结合水转化成自由水,提高了热传递效率;Na+的存在会降低土颗粒表面的结合水膜厚度,从而导致传热通道减小,最终使红黏土热导率值降低。 5、模拟结果表明,2种红黏土的实测值均落在Johanson公式的预测值的±30%范围内,桂林红黏土实测值落在Kersten公式的计算值的±30%范围内。经传质增强因子修正后的IPCHT模型虽然可以较好的模拟团粒发育较弱的柳州红黏土,但对于团粒较发育的桂林红黏土的预测结果却出现较大偏差,因此IPCHT模型不能很好地反映团粒较发育介质内部特殊的结构。