有机质对黏性土热传导系数的影响与机制

作     者：桂跃 谢正鹏 高玉峰 GUI Yue;XIE Zheng-peng;GAO Yu-feng

作者机构：昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500 河海大学土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2023年第44卷第S1期

页      面：154-162页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.52068039) 中铁第四勘察设计院集团有限公司科技研发计划项目(院科2020K145) 

主　　题：热传导系数 黏性土 有机质含量 有机质形态 热传导系数模型 

摘      要：有机质是土中常见组分,对土体热性质有显著影响。为明确有机质对黏性土热传导系数影响与机制,以膨润土为基质,通过添加腐殖质制备不同有机质含量土样。利用热探针法测定其热传导系数λ,分析λ随干密度ρ_(d)、含水率w(饱和度S_(r))和有机质含量w_(u)的变化规律;并通过分析膨润土对有机质的吸附特征,探讨了有机质对土热传导系数影响机制。试验结果表明:有机质含量w_(u)相同时,热传导系数λ随干密度ρ_(d)、含水率w、饱和度S_(r)增大而增大。在土体饱和、ρ_(d)相同条件下,λ随w_(u)增大而减小,但并非单调线性递减关系;可分为急剧下降段、过渡段和平缓下降段3个阶段。过渡段对应的w_(u)大致范围为7.5%~15.0%。通过傅积平法测试得出膨润土对紧结态有机质饱和吸附量w_(u,1)大致为8.0%,对紧结态+稳结态有机质的饱和吸附量w_(u,2)约为14.0%;即有机质赋存形态变化的两个阈值(w_(u,1)、w_(u,2))和λ-w_(u)关系曲线过渡段对应的w_(u)基本吻合。机制分析表明:除有机质含量外,土中有机质赋存形态变化也是影响土热导系数的重要因素。分析了几种热导系数理论预测模型对含有机质黏性土的适用性。