岩土热物性测试方法和软件开发

摘要

本文利用一维实心圆柱面热源模型结合参数估计方法建立了一种可用于现场测量确定岩土热物性参数的方法。实心圆柱面热源模型将地热换热器钻孔内部视为有均匀介质填充，并且热量施加在钻孔壁上，这比将钻孔内假设为空洞的空心网柱面热源模型接近实际情况，也比将U型埋管视为直径为0的线热源模型接近实际。用该方法开发了用于分析现场测试数据的数据分析软件，其中包括友好人机界面和数据分析主程序，分别采用Visual Basic语言和Visual C++两种计算机语言编写，该软件考虑了现场测试数据分析的各个方面，主要包括参数设定、数据读取、计算结果显示、结果曲线显示等功能，使用户可以直观、方便的进行数据分析操作，得到地下岩土热物性参数。并用该方法对实际工程进行了测试分析，结果表明该方法得到的地下岩土平均热物性参数可信，可以用于工程设计。
　　 本文对用线热源模型、空心圆柱面热源模型及实心圆柱面热源模型分别对实际工程进行了热物性参数确定，对比分析了采用不同模型时测量时间对钻孔周围岩土导热系数的影响，结果显示当测试结果达到稳定时，采用实心圆柱面热源模型比其余两种模型测试结果更早达到稳定，即测量所需时间短。另外对比分析结果表明，目前现场岩土热物性测量普遍采用的48小时测量时间偏短，应该适当延长测试时间，以便得到更加准确可靠的结果。