本发明提供一种适用于饱和冻土的导热系数计算方法,该方法包括步骤有计算所求干密度ρ
1.一种适用于饱和冻土的导热系数计算方法,该方法包括以下步骤:1)依据下式(1)计算饱和冻土土骨架的体积含量Vs,式中,Vs为饱和冻土土骨架的体积含量;ρd为饱和冻土的干密度;ds为饱和冻土对应干土的相对密度;ρd为饱和冻土中孔隙水的密度;V为饱和冻土的总体积;2根据冻土未冻水含量的测试试验确定对应干密度为ρd时的饱和冻土的未冻水含量Wu,并依据式(2)计算出饱和冻土中未冻水的体积含量Vu:式中,Vu为饱和冻土的未冻水体积含量;ρd为饱和冻土干密度;ρw为水的密度;Wu为饱和冻土的未冻水含量;3)依据下式(3)确定饱和冻土中的孔隙冰体积含量Vi:Vi=1.1(V‑Vs‑Vu) (3)饱和冻土中土骨架、未冻水、孔隙冰的体积含量存在式(4)关系V=Vs+Vu+Vi (4)式中,Vi为饱和冻土的孔隙冰体积含量;V为饱和冻土总体积;Vs为饱和冻土中土骨架的体积含量;Vu为饱和冻土中未冻水的体积含量;4)分别依据下式(5)、式(6)和式(7)计算饱和冻土中土骨架、未冻水、孔隙冰所占饱和冻土的体积分数:式中,Ps、Pu、Pi分别为饱和冻土中土骨架、未冻水、孔隙冰所占饱和冻土的体积分数;Vs为饱和冻土中土骨架的体积含量;Vu饱和冻土中未冻水的体积含量;Vi为饱和冻土中的孔隙冰体积含量;5)根据式(1‑7)推导出计算饱和冻土的导热系数λ为下式(8):式中,Ps、Pu、Pi分别为饱和冻土中土骨架、未冻水、冰体所占饱和冻土的体积分数,依据式(5‑7)计算获取;λs、λw、λi分别表示饱和冻土中土骨架、未冻水、孔隙冰的导热系数,λw、λi取经验值即λw=0.55W/(m·℃)、λi=2.22W/(m·℃),λs由下式(9)计算得到式中,λdry为干土导热系数,通过瞬态热源法测得,n为冻土孔隙率,按式(10)计算6)根据下式(11)计算所得导热系数值与实测值的误差:式中,λ1、λ2分别为该发明计算方法及实测方法所得饱和冻土导热系数值。
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