CN108226220A - 温控各向异性土体热物性联合测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及温控各向异性土体热物性联合测试装置及测试方法。测试装置包括恒温水箱、隔热材料、2个传热容器、试样筒、带加热线圈的绝热圆柱体、2个金属导热片、温度传感器、温控开关、温度采集仪和计算机；利用已知热物性的金属导热片和温度传感器制成热通量传感器；在试验台上，依次放置传热容器Ⅱ、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅱ、装有土样的试样筒、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅰ和传热容器Ⅰ，并在外侧设置隔热材料。测试装置可以获得土样横向和纵向热物性参数，且具有结构简单、操作简单、数据获得简便、费用低和精度高等优点。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，特别涉及温控各向异性土体热物性联合测试装置及测试方法。
背景技术
随着全球能源危机以及环境问题的日益加剧，“煤荒”、“油荒”、“电荒”等资源紧缺问题已经越发频频出现，现有的常规能源和相对较低的一次能源利用率已经很难满足国民经济的快速增长。近年来，地热能、太阳能、风能等可再生能源获得了蓬勃发展，这些可再生能源不仅可以节约化石能源，而且能减少污染的排放。依托桩基、地下连续墙以及隧道等地下结构工程，埋设传热管形成能源地下结构，在承担传统结构荷载的同时，起到地埋管换热器的功用。能源地下结构可以充分利用建筑物地下结构的地下空间，减少埋管的占地空间和钻孔费用，逐渐在实际工程中获得一定的推广应用。能源地下结构设计与计算离不开土体热物性参数；土体热物性参数不仅受含水率、矿物质、相对密度、粒径等因素影响，而且与土体的各向异性相关。基于KD2热针法的测试仪器等作为目前国内外常用热物性测试仪器，具有快速、便捷等技术特点，但是仪器成本价格相对昂贵、只能测定单向土体的热物性参数。热物性参数，包括导热率、热扩散率、比热以及热阻。
在本发明之前，中国专利“一种测试土样热物性参数的装置”(CN106353359A)介绍了一种基于KD2Pro的室内测试土体热物性装置；该装置可以完成试样制备、试样热物性参数测试，且具有结构简单、操作方便、精读高等技术优点。中国专利“一种非饱和土热物性参数测试系统”(CN105784761A)介绍了一种测量非饱和土热物性参数的装置与测试方法，该方法可以测量非饱和土的热物性参数。但是，这些装置无法控制所测试试样的温度、且仅能单独测量土样一个方向上的热物性参数，即无法同时测定各向异性土样的多向热物性参数。因此，研发一种可以测试各项异性土体热物性参数、且价格低廉的热物性测试仪显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，同时测得土体竖向和横向的土体导热系数，提出一种温控条件下各向异性土体竖向和横向热物性联合测试装置及测试方法；该测试装置与方法不仅适用于饱和土体、也适用于非饱和土体。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：温控各向异性土体热物性联合测试装置，其特征在于，包括从上到下依次紧挨设置的供热元件Ⅰ、金属导热片Ⅰ、试样筒、金属导热片Ⅱ和供热元件Ⅱ，所述金属导热片Ⅰ和金属导热片Ⅱ的上下两面均嵌有温度传感器，所述供热元件Ⅰ和供热元件Ⅱ用于为土样提供稳定热量，所述试样筒用于装土样，带温度可控加热线圈的绝热圆柱体设于试样筒中用于加热土样，试样筒内壁设有温度传感器，金属导热片Ⅰ和金属导热片Ⅱ内的温度传感器以及试样筒内壁的温度传感器均与温度采集仪、计算机相连。
进一步地，所述供热元件Ⅰ包括传热容器Ⅰ、与传热容器Ⅰ的进水口和出水口相连的恒温水箱Ⅰ，所述供热元件Ⅱ包括传热容器Ⅱ、与传热容器Ⅱ的进水口和出水口相连的恒温水箱Ⅱ，所述传热容器Ⅰ设于所述金属导热片的上面，传热容器Ⅱ设于金属导热片Ⅱ的下面。
进一步地，在供热元件Ⅱ、金属导热片Ⅱ、试样筒、金属导热片Ⅰ和供热元件Ⅰ的外侧都设置隔热材料，隔热材料内径与相应位置的供热元件Ⅰ、试样筒及供热元件Ⅱ的外径一致。
进一步地，所述试样筒内的土样与水头管连通，所述水头管用于控制土样的饱和状态。
进一步地，所述传热容器Ⅰ由上部大直径圆柱和下部小直径圆柱组成，所述传热容器Ⅱ由上部小直径圆柱和下部大直径圆柱组成，所述隔热材料设于传热容器Ⅰ上部大直径圆柱和传热容器Ⅱ下部大直径圆柱之间。
温控各向异性土体热物性联合测试方法，包括如下步骤：
(1)通过测量分别嵌入金属导热片Ⅰ和金属导热片Ⅱ上下两面的温度传感器的温度值，分别计算得到金属导热片Ⅰ和金属导热片Ⅱ的热通量；
(2)在试样筒中装入土样，土样中预埋带加热线圈的绝热圆柱体，试样筒内壁设置温度传感器；
(3)在试验台上，从下到上依次紧挨放置供热元件Ⅱ、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅱ、装有土样的试样筒、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅰ和供热元件Ⅰ，所述供热元件Ⅰ和供热元件Ⅱ为土样提供热量；
(4)将金属导热片Ⅰ和金属导热片Ⅱ内的温度传感器以及试样筒内壁的温度传感器均与温度采集仪、计算机相连；
(5)设置供热元件Ⅰ和供热元件Ⅱ的温度分别为T1和T2，其中T1≠T2，将温度采集仪获得的金属导热片Ⅰ和金属导热片Ⅱ内各温度传感器的数据记录并保存在计算机中，计算得到土样的竖向热物性参数；
(6)去除供热元件Ⅰ和供热元件Ⅱ，加热带加热线圈的绝热圆柱体并调整其温度值；
(7)通过温度采集仪获得的试样筒内壁的温度传感器的数据，待温度传感器数据稳定后，计算获得土样的横向热物性参数。
进一步地，所述步骤(5)中计算获得的土样的竖向热物性参数为竖向导热系数，测量和计算方式为：设置供热原件Ⅰ和供热原件Ⅱ的温度分别为T1和T2，其中T1≠T2，待金属导热片Ⅰ和金属导热片Ⅱ内温度传感器数据稳定后，得到金属导热片Ⅰ内上下两面温度传感器的温度分别为t1和t2、金属导热片Ⅱ内上下两面温度传感器的温度分别为t3和t4，按照下述公式1计算得到T＝(t2+t3)/2时土样的导热系数；
其中，q1--通过金属导热片Ⅰ(9)的热通量；
q2--通过金属导热片Ⅱ(10)的热通量；
λmetal--金属导热片Ⅰ(9)和金属导热片Ⅱ(10)的导热系数；
l--金属导热片Ⅰ(9)和金属导热片Ⅱ(10)的上下两面温度传感器之间金属的厚度；
λsample--土样的导热系数；
L--土样的高度。
进一步地，所述步骤(7)中计算获得的土样的横向热物性参数为横向导热系数，计算方式具体为：按下述公式2计算获得土样的横向热物性参数。
t5——带加热线圈的绝热圆柱体外侧温度；
t6——试样筒内侧温度；
r1--带加热线圈的绝热圆柱体半径；
r2--试样筒内径的一半；
q--带加热线圈的绝热圆柱体外表面的热通量。
进一步地，所述步骤(3)中紧挨放置完毕后，在供热元件Ⅱ、金属导热片Ⅱ、试样筒、金属导热片Ⅰ和供热元件Ⅰ的外侧都设置隔热材料；所述步骤(3)中，所述供热元件Ⅰ包括传热容器Ⅰ、与传热容器Ⅰ的进水口和出水口相连的恒温水箱Ⅰ，所述供热元件Ⅱ包括传热容器Ⅱ、与传热容器Ⅱ的进水口和出水口相连的恒温水箱Ⅱ，所述传热容器Ⅰ设于所述金属导热片的上面，传热容器Ⅱ设于金属导热片Ⅱ的下面，控制恒温水箱Ⅰ和恒温水箱Ⅱ中水的温度，通过恒温水循环实现热量传输为土样提供热量。
本发明的优点和效果在于：本发明结构简单，既可以测量土样竖向的热物性，也可进行土样横向的热物性测试，同时还可以控制土样温度；该方法操作步骤简单、可操作性强，便于控制，价格低廉，易于实现，测试结果误差小。
上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明测试装置结构纵截面示意图；
图2为本发明测试装置系统立体图；
图中：1为恒温水箱Ⅰ，2为恒温水箱Ⅱ，3为外侧包裹保温膜的导水管，4为传热容器Ⅰ，5为传热容器Ⅱ，6为隔热材料，7为水头管，8为温度传感器，9为金属导热片Ⅰ， 10为金属导热片Ⅱ，11为土样，12为试样筒，13为带加热线圈的绝热圆柱体。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1-2所示的温控各向异性土体热物性联合测试装置，其包括从上到下依次紧挨设置的供热元件Ⅰ、金属导热片Ⅰ9、试样筒12、金属导热片Ⅱ10和供热元件Ⅱ，所述金属导热片Ⅰ9和金属导热片Ⅱ10的上下两面均嵌有温度传感器8，所述供热元件Ⅰ和供热元件Ⅱ用于为土样提供热量，所述试样筒12用于装土样，带温度可控加热线圈的绝热圆柱体13 设于试样筒12中用于加热土样，试样筒12内壁设有温度传感器，金属导热片Ⅰ9和金属导热片Ⅱ10内的温度传感器以及试样筒12内壁的温度传感器均与温度采集仪、计算机相连。
其中，传热容器Ⅰ和传热容器Ⅱ优选为铝制容器，金属导热片Ⅰ9和金属导热片Ⅱ10优选为紫铜片。
温度采集仪设置自动读数，带加热线圈的绝热圆柱体13的加热线圈与温控开关连接，控制带加热线圈的绝热圆柱体13外侧的温度。
所述供热元件Ⅰ包括传热容器Ⅰ5、与传热容器Ⅰ5的进水口和出水口相连的恒温水箱Ⅰ1，所述供热元件Ⅱ包括传热容器Ⅱ4、与传热容器Ⅱ4的进水口和出水口相连的恒温水箱Ⅱ2，所述传热容器Ⅰ5设于所述金属导热片9的上面，传热容器Ⅱ4设于金属导热片Ⅱ10的下面。
在传热容器Ⅱ4、金属导热片Ⅱ10、试样筒12、金属导热片Ⅰ9和传热容器Ⅰ5的外侧都设置隔热材料6。
所述试样筒12内的土样与水头管7连通，所述水头管7用于控制土样的饱和状态。所述试样筒12优选为硬塑料所制，可承受高温。
所述传热容器Ⅰ5由上部大直径圆柱和下部小直径圆柱组成，所述传热容器Ⅱ4由上部小直径圆柱和下部大直径圆柱组成，所述隔热材料6设于传热容器Ⅰ5上部大直径圆柱和传热容器Ⅱ4下部大直径圆柱之间。
所述的试样筒12由铁管或铝管制成，内径优选为45～65mm、壁厚5～10mm、高10～30mm，试样筒下方优选为尖状；试样筒内侧优选嵌有2～3个温度传感器，温度传感器导线沿隔热材料内部凹槽导出，与温度采集仪连接。
带加热线圈的绝热圆柱体13由绝热材料制成，优选圆柱直径为4～6mm、高为10～30mm，圆柱外侧均匀地缠绕加热线圈。
所述的隔热材料6由特氟龙材料制成，优选导热系数为0.22～0.24W/Mk；隔热材料内径与相应位置的传热容器Ⅰ5下部小直径圆柱、试样筒12及传热容器Ⅱ4上部小直径圆柱的外径一致，隔热材料壁厚优选为30～50mm。
所述的恒温水箱Ⅰ1和恒温水箱Ⅱ2，优选由外壳为优质静电喷塑、内胆和上盖为不锈钢材料制成，耐腐蚀、易清洗，加热方式采用“U”型浸入式电热管加热，温控精度优选为±0.5℃。
所述的传热容器Ⅰ5和传热容器Ⅱ4，优选由铝合金制成；通过外侧包裹保温膜的导水管3将传热容器Ⅰ5和恒温水箱Ⅰ1连接、将传热容器Ⅱ4和恒温水箱Ⅱ2连接，通过恒温水循环来进行热量的传输。
所述的金属导热片Ⅰ9和金属导热片Ⅱ10，优选由工业纯铜制成，具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。
所述的温度传感器的阻值随温度呈线性变化，温分辨率不低于0.01℃。
所述的温控开关，可以通过调整电流输入量以调整加热功率。
所述的温度采集仪可直接对输入的电压信号进行多点高速并行采集，采集过程中图形实时显示被测物理量变化。数据采集系统与计算机通过千兆以太网或者USB3.0通讯，通过网络技术，可实现无限多通道扩展并行采样。
温控各向异性土体热物性联合测试方法举例如下：
首先，将直径50～70mm、厚度10～20mm的金属导热片Ⅰ9上下方各嵌入一个温度传感器8，温度传感器为贴片式传感器，尺寸为20mm×7.5mm×3.7mm，温分辨率能达到0.01℃，从而可获得金属导热片Ⅰ9上、下面的温度值，通过计算可得到此时此处金属导热片Ⅰ9的热通量，同理将金属导热片Ⅱ10上下方各嵌入一个温度传感器8，通过计算可得到此时此处金属导热片Ⅱ10的热通量。
其次，在内径为45～65mm、壁厚5～10mm、高10～30mm的试样筒12中装入土样11，土样中预埋直径为4～6mm、高为10～30mm的带加热线圈的绝热圆柱体13，试样筒12内侧壁设置2～3个温度传感器8，并将土样11与水头管7连通。
接着，在试验台上，依次放置下面圆柱直径为110～130mm、高为20～40mm、上面小圆柱直径为50～70mm、高为20～40mm的传热容器Ⅱ5、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅱ10、装有土样11的试样筒12、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅰ9和上面圆柱直径为110～130mm、高为20～40mm、下面面小圆柱直径为50～70mm、高为20～40mm的传热容器Ⅰ5；在传热容器Ⅱ4、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅱ10、装有土样11的试样筒12、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅰ9和传热容器Ⅰ5外部设置隔热材料6，水头管7、温度传感器导线穿出隔热材料6。
再接着，通过外侧包裹保温膜的导水管3，将传热容器Ⅰ5的进水口和出水口分别与恒温水箱Ⅰ1的出水口和进水口连接，传热容器Ⅱ4的进水口和出水口分别与恒温水箱Ⅱ2的出水口和进水口连接，控制恒温水箱Ⅰ1和恒温水箱Ⅱ2中水的温度；通过导线，将温度传感器8与温度采集仪、计算机连接，设置温度采集仪为自动读数模式；
控制恒温水箱Ⅰ1和恒温水箱Ⅱ2中水的温度分别为T1和T2(T1≠T2)，待金属导热片Ⅰ9和金属导热片Ⅱ10内温度传感器数据稳定后，得到金属导热片Ⅰ9内温度传感器的温度t1和t2、金属导热片Ⅱ10内温度传感器的温度t3和t4，按照公式1计算得到T＝(t2+t3)/2 时土样的导热系数；
q1--通过金属导热片Ⅰ(9)的热通量；
q2--通过金属导热片Ⅱ(10)的热通量；
λmetal--金属导热片Ⅰ9和金属导热片Ⅱ10的导热系数；
l--金属导热片Ⅰ9和金属导热片Ⅱ10的温度传感器之间金属的厚度；
λsample--土样的导热系数；
L--土样的高度。
然后，去除传热容器Ⅰ5和传热容器Ⅱ4，对带加热线圈的绝热圆柱体13进行加热，通过温控开关调整带加热线圈的绝热圆柱体13的温度值。
最后，测试带加热线圈的绝热圆柱体13时，通过温度采集仪获得的试样筒12内壁的温度传感器的数据，待温度传感器数据稳定后，按公式2获得土样的横向热物性参数。
t5——带加热线圈的绝热圆柱体外侧温度；
t6——试样筒内侧温度；
r1--带加热线圈的绝热圆柱体半径；
r2--试样筒内径的一半；
q--带加热线圈的绝热圆柱体外表面的热通量。
实施例1
首先，将直径为60mm、厚度为10mm的金属导热片Ⅰ上下方各嵌入一个温度传感器，温度传感器为贴片式传感器，尺寸为20mm×7.5mm×3.7mm，温分辨率能达到0.01℃，从而可获得金属导热片Ⅰ上、下面的温度值，通过计算可得到此时此处金属导热片Ⅰ的热通量，同理将金属导热片Ⅱ上下方各嵌入一个温度传感器，通过计算可得到此时此处金属导热片Ⅱ的热通量。
其次，在内径为55mm、壁厚5mm、高20mm的试样筒12中装入土样11，土样中预埋直径5mm、高为20mm的带加热线圈的绝热圆柱体13，试样筒12内侧壁设置2～3个温度传感器，并将土样11与水头管7连通。
接着，在试验台上，依次放置下面圆柱直径为120mm、高为20mm、上面小圆柱直径为60mm、高为20mm的传热容器Ⅱ、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅱ、装有土样11的试样筒12、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅰ和上面圆柱直径为120mm、高为20mm、下面小圆柱直径为60mm、高为20mm的传热容器Ⅰ4；在传热容器Ⅱ、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅱ、装有土样11的试样筒12、嵌有温度传感器的金属导热片Ⅰ和传热容器Ⅰ外部设置隔热材料6，水头管7、温度传感器导线穿出隔热材料6。
再接着，通过外侧包裹保温膜的导水管3，将传热容器Ⅰ的进水口和出水口分别与恒温水箱Ⅰ1的出水口和进水口连接，传热容器Ⅱ的进水口和出水口分别与恒温水箱Ⅱ2的出水口和进水口连接，控制恒温水箱Ⅰ1和恒温水箱Ⅱ2中水的温度；通过导线，将温度传感器与温度采集仪、计算机连接，设置温度采集仪为自动读数模式，将数据记录并保存在计算机中，获得土样11的竖向热物性参数。
然后，去除传热容器Ⅰ和传热容器Ⅱ，对带加热线圈的绝热圆柱体13进行加热，通过温控开关调整带加热线圈的绝热圆柱体13的温度值。最后，测试带加热线圈的绝热圆柱体 13时，埋设在试样筒内侧壁的温度传感器的读数，获得土样的横向热物性参数。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.温控各向异性土体热物性联合测试装置，其特征在于，包括从上到下依次紧挨设置的供热元件Ⅰ、金属导热片Ⅰ(9)、试样筒(12)、金属导热片Ⅱ(10)和供热元件Ⅱ，所述金属导热片Ⅰ(9)和金属导热片Ⅱ(10)的上下两面均嵌有温度传感器(8)，所述供热元件Ⅰ和供热元件Ⅱ用于为土样提供稳定热量，所述试样筒(12)用于装土样，带温度可控加热线圈的绝热圆柱体(13)设于试样筒(12)中用于加热土样，试样筒(12)内壁设有温度传感器，金属导热片Ⅰ(9)和金属导热片Ⅱ(10)内的温度传感器以及试样筒(12)内壁的温度传感器均与温度采集仪、计算机相连。
2.根据权利要求1所述的温控各向异性土体热物性联合测试装置，其特征在于，所述供热元件Ⅰ包括传热容器Ⅰ(5)、与传热容器Ⅰ(5)的进水口和出水口相连的恒温水箱Ⅰ(1)，所述供热元件Ⅱ包括传热容器Ⅱ(4)、与传热容器Ⅱ(4)的进水口和出水口相连的恒温水箱Ⅱ(2)，所述传热容器Ⅰ(5)设于所述金属导热片(9)的上面，传热容器Ⅱ(4)设于金属导热片Ⅱ(10)的下面。
3.根据权利要求1或2所述的温控各向异性土体热物性联合测试装置，其特征在于，在供热元件Ⅱ、金属导热片Ⅱ(10)、试样筒(12)、金属导热片Ⅰ(9)和供热元件Ⅰ的外侧都设置隔热材料(6)，隔热材料(6)内径与相应位置的供热元件Ⅰ、试样筒(12)及供热元件Ⅱ的外径一致。
4.根据权利要求1所述的温控各向异性土体热物性联合测试装置，其特征在于，所述试样筒(12)内的土样与水头管(7)连通，所述水头管(7)用于控制土样的饱和状态。
5.根据权利要求3所述的温控各向异性土体热物性联合测试装置，其特征在于，所述传热容器Ⅰ(5)由上部大直径圆柱和下部小直径圆柱组成，所述传热容器Ⅱ(4)由上部小直径圆柱和下部大直径圆柱组成，所述隔热材料(6)设于传热容器Ⅰ(5)上部大直径圆柱和传热容器Ⅱ(4)下部大直径圆柱之间。
6.温控各向异性土体热物性联合测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过测量分别嵌入金属导热片Ⅰ(9)和金属导热片Ⅱ(10)上下两面的温度传感器(8)的温度值，分别计算得到金属导热片Ⅰ(9)和金属导热片Ⅱ(10)的热通量；
(2)在试样筒(12)中装入土样，土样中预埋带加热线圈的绝热圆柱体(13)，试样筒(12)内壁设置温度传感器；
(3)在试验台上，从下到上依次紧挨放置供热元件Ⅱ、嵌有温度传感器(8)的金属导热片Ⅱ(10)、装有土样的试样筒(12)、嵌有温度传感器(8)的金属导热片Ⅰ(9)和供热元件Ⅰ，所述供热元件Ⅰ和供热元件Ⅱ为土样提供热量；
(4)将金属导热片Ⅰ(9)和金属导热片Ⅱ(10)内的温度传感器以及试样筒(12) 内壁的温度传感器均与温度采集仪、计算机相连；
(5)设置供热元件Ⅰ和供热元件Ⅱ的温度分别为T1和T2，其中T1≠T2，将温度采集仪获得的金属导热片Ⅰ(9)和金属导热片Ⅱ(10)内各温度传感器的数据记录并保存在计算机中，计算得到土样的竖向热物性参数；
(6)去除供热元件Ⅰ和供热元件Ⅱ，加热带加热线圈的绝热圆柱体(13)并调整其温度值；
(7)通过温度采集仪获得的试样筒(12)内壁的温度传感器的数据，待温度传感器数据稳定后，计算获得土样的横向热物性参数。
7.根据权利要求6所述的温控各向异性土体热物性联合测试方法，其特征在于，所述步骤(5)中计算获得的土样的竖向热物性参数为竖向导热系数，测量和计算方式为：设置供热原件Ⅰ和供热原件Ⅱ的温度分别为T1和T2，其中T1≠T2，待金属导热片Ⅰ(9)和金属导热片Ⅱ(10)内温度传感器数据稳定后，得到金属导热片Ⅰ(9)内上下两面温度传感器的温度分别为t1和t2、金属导热片Ⅱ(10)内上下两面温度传感器的温度分别为t3和t4，按照下述公式1计算得到T＝(t2+t3)/2时土样的导热系数；
其中，q1--通过金属导热片Ⅰ(9)的热通量；
q2--通过金属导热片Ⅱ(10)的热通量；
λmetal--金属导热片Ⅰ(9)和金属导热片Ⅱ(10)的导热系数；
l--金属导热片Ⅰ(9)和金属导热片Ⅱ(10)的上下两面温度传感器之间金属的厚度；
λsample--土样的导热系数；
L--土样的高度。
8.根据权利要求6所述的温控各向异性土体热物性联合测试方法，其特征在于，所述步骤(7)中计算获得的土样的横向热物性参数为横向导热系数，计算方式具体为：按下述公式2计算获得土样的横向热物性参数：
t5——带加热线圈的绝热圆柱体外侧温度；
t6——试样筒内侧温度；
r1--带加热线圈的绝热圆柱体半径；
r2--试样筒内径的一半；
q--带加热线圈的绝热圆柱体外表面的热通量。
9.根据权利要求6所述的温控各向异性土体热物性联合测试方法，其特征在于，所述步骤(3)中紧挨放置完毕后，在供热元件Ⅱ、金属导热片Ⅱ(10)、试样筒(12)、金属导热片Ⅰ(9)和供热元件Ⅰ的外侧都设置隔热材料(6)；所述步骤(3)中，所述供热元件Ⅰ包括传热容器Ⅰ(5)、与传热容器Ⅰ(5)的进水口和出水口相连的恒温水箱Ⅰ(1)，所述供热元件Ⅱ包括传热容器Ⅱ(4)、与传热容器Ⅱ(4)的进水口和出水口相连的恒温水箱Ⅱ(2)，所述传热容器Ⅰ(5)设于所述金属导热片(9)的上面，传热容器Ⅱ(4)设于金属导热片Ⅱ(10)的下面，控制恒温水箱Ⅰ和恒温水箱Ⅱ中水的温度，通过恒温水循环实现热量传输为土样提供热量。
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|---|---|---|---|
| CN201711456067.6A Pending CN108226220A (zh) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | 温控各向异性土体热物性联合测试装置及测试方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN108226220A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114487008A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-13 | 深圳大学 | 一种测量相变混凝土构件复合热学参数的系统及方法 |
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2017
- 2017-12-28 CN CN201711456067.6A patent/CN108226220A/zh active Pending
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