兰州地铁围岩热物理性质试验研究

摘要

2014年3月兰州地铁开建，对缓解兰州市城区交通拥堵和改善兰州大气污染发挥重要作用。实测兰州地铁围岩土体的热物理参数与地温场，可以为地铁通风空调系统设计提供重要的参考依据。
　　本论文采用Hot Disk热常数分析仪实测了兰州地铁围岩天然土体在不同地层深度处的热物理参数变化，同一地层围岩原状土在减湿至不同含水率后的热物理参数变化规律，以及不同地层深度围岩重塑土的热物理参数随干密度和含水率变化规律。研究表明：随着地层深度的增加，岩土体的导热系数呈逐渐增大的趋势，且在深度13m处的中砂层导热系数、热扩散系数最大，明显比其它深度处的黄土层和粉质粘土层的导热系数、热扩散系数大，而中砂层体积比热较小。
　　兰州地铁围岩原状土体的导热系数，随含水量增加呈线性增大，热扩散系数和体积比热随含水量增大呈先增大后减小和先减小后增大的趋势。在含水量低时，土体的热扩散系数随含水量增加，并且增幅较大，在含水量5％-10%范围内达到最大值；当含水量超过5%-10%这一极值点后，土体的热扩散系数随着含水量的增加反而呈减小趋势，并且减小幅度较小。在含水量低时，土体的体积比热随含水量增加而减小，在2.5%-5%范围内出现极小值；当含水量超过极值点后，围岩土体的体积比热随含水量增加而增大。
　　兰州地铁围岩按土体性质分类包括砂质粉土、黄土、粉质粘土和有机质土。干密度相同时，砂质粉土的导热系数随含水量变化最大，其次是黄土和粉质粘土，有机质土变化幅度最小。原状土样与重塑土样的体积比热随含水量变化呈现出不同的变化规律：对于原状土，在含水量为2.5%到5%之间出现一个极小值；而黄土和砂质粉土重塑样的体积比热随着含水量增加而增加，粉质粘土的体积比热在含水量为0-5%时略微减小，此后随含水量增加而增加。黄土和粉质粘土的热扩散系数在某一个特定含水量时会出现一个极大值，这个极值点与土的类别和结构有关。

目录

声明

第一章 引言

1.1 研究背景

1.2 研究内容

1.3 技术路线

1.4 研究创新点

第二章 文献综述

2.1 兰州地铁概况

2.2 研究现状

2.3 影响土体热物理参数的因素

第三章 兰州地铁围岩热物参数测试理论依据

3.1 理论依据

3.2 热物理参数的测试方法

第四章 兰州地铁围岩热物理参数测试研究

4.1 试验仪器基本概况

4.2 试验材料与方法

4.3 试验结果

第五章 重塑样与烘干原状样对比研究

5.1 重塑样的热物理参数测试

5.2 重塑样的热物理参数测试结果

5.3 烘干状态原状土样与重塑土样的对比研究

5.4 研究成果的意义

5.5 小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢