測試原理

這種現(xiàn)場測試利用的是熱反應實驗法的原理，即通過向地下輸入恒定的熱量，進而檢測土壤的溫度響應來估計土壤熱物性的方法。其原理如圖2.1：由原理圖中可以看出，流體經(jīng)過電加熱器加熱后，被送入到地下，由于加熱后的流體溫度高于地下土壤的溫度，故熱量通過管壁由流體向土壤放熱，這樣從地下再回到測試儀中的流體的溫度就存在一定的變化，這就是地下土壤的溫度響應。在儀器與地下管路相連的地方各設置一個溫度傳感器，這樣就可以采集到管道平均溫度的實時數(shù)值，這是用來估計大地導熱系數(shù)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

巖土熱響應測試儀器

測試系統(tǒng)由測試儀和測試孔組成。測試儀器的水循環(huán)部分和測試孔連接，組成一個閉式環(huán)路。測試系統(tǒng)包括水的電加熱器部分、水循環(huán)部分、數(shù)據(jù)采集和分析部分組成。水加熱部分將閉式環(huán)路中的循環(huán)水加熱，循環(huán)水通過U型管與周圍土壤換熱，將熱量釋放到周圍土壤里。在循環(huán)過程中，將進/出測試儀器的溫度、流量、加熱量采集到電腦里，來進行分析計算土壤的熱物性參數(shù)。為了減小連接管道的熱損失，儀器進出口進行了壁厚30mm的橡塑保溫材料保溫。地下水平段的連接管道則采用了壁厚20mm的橡塑保溫材料保溫。

目前獲得土壤熱物性參數(shù)的方法主要有兩種：

資料查表法、現(xiàn)場測試法。資料查表法是通過現(xiàn)場鉆孔或其他的一些物探方法，得出項目當?shù)氐牡貙悠拭?。通過已有的資料找到對應的熱物性參數(shù)，然后加權(quán)平均計算出土壤熱物性參數(shù)。這種方法所得到的數(shù)據(jù)往往是個比較寬廣的范圍，設計師為了安全起見通常選擇較低的數(shù)據(jù)，因此經(jīng)常造成換熱孔的數(shù)量過大。此外，在加權(quán)平均計算時也容易出現(xiàn)偏差和錯誤。