技術文章
快速法巖土導熱系數測試儀的核心原理,是基于 “非穩態熱線法",專門針對巖土多孔、非均質的特性設計,既能快速出結果,又能保證測試精度。
核心邏輯很明確:用一根集成了加熱和測溫功能的熱線探針,插入待測試樣后,通上恒定功率的直流電。熱線會快速升溫,熱量向周圍巖土徑向傳導,形成非穩態溫度場。儀器通過探針內置的高精度測溫元件,實時捕捉熱線溫度隨時間的變化曲線,再結合試樣的密度、含水率等基礎參數,代入非穩態熱傳導方程,就能直接推導得出導熱系數。
測試流程有兩個關鍵:一是試樣制備,得做成符合要求的圓柱狀或塊狀,尤其是原狀土樣,必須保持天然結構和含水率,不能擾動,否則會直接影響導熱特性;二是探針安裝,要垂直插入試樣中心,確保探針和試樣緊密接觸、無空隙,這是保證熱傳遞效率、避免誤差的核心。
測試時,熱線功率一般設定在 0.1~1W/cm,剛好適配巖土的導熱范圍。前幾秒是熱穩定階段,之后 30~120 秒是有效測試期,儀器會自動記錄數據。之所以叫 “快速法",就是因為非穩態模式不用等熱平衡,5~10 分鐘就能完成一組測試,比傳統穩態法快得多。
這里要強調兩個技術要點:一是儀器內置了巖土專用熱傳導模型,能修正水分遷移、孔隙空氣隔熱帶來的誤差;二是數據采集模塊精度達 ±0.01℃,能捕捉到微小的溫度變化。整個測試要符合 GB/T 50262-2013 標準,最終得出的導熱系數數據,是地熱開發、地下工程保溫、路基凍土穩定性分析等項目的核心技術依據。
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