技術(shù)文章
快速法巖土導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀的核心原理,是基于 “非穩(wěn)態(tài)熱線(xiàn)法",專(zhuān)門(mén)針對(duì)巖土多孔、非均質(zhì)的特性設(shè)計(jì),既能快速出結(jié)果,又能保證測(cè)試精度。
核心邏輯很明確:用一根集成了加熱和測(cè)溫功能的熱線(xiàn)探針,插入待測(cè)試樣后,通上恒定功率的直流電。熱線(xiàn)會(huì)快速升溫,熱量向周?chē)鷰r土徑向傳導(dǎo),形成非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。儀器通過(guò)探針內(nèi)置的高精度測(cè)溫元件,實(shí)時(shí)捕捉熱線(xiàn)溫度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn),再結(jié)合試樣的密度、含水率等基礎(chǔ)參數(shù),代入非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程,就能直接推導(dǎo)得出導(dǎo)熱系數(shù)。
測(cè)試流程有兩個(gè)關(guān)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(jié)構(gòu)和含水率,不能擾動(dòng),否則會(huì)直接影響導(dǎo)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(wú)空隙,這是保證熱傳遞效率、避免誤差的核心。
測(cè)試時(shí),熱線(xiàn)功率一般設(shè)定在 0.1~1W/cm,剛好適配巖土的導(dǎo)熱范圍。前幾秒是熱穩(wěn)定階段,之后 30~120 秒是有效測(cè)試期,儀器會(huì)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。之所以叫 “快速法",就是因?yàn)榉欠€(wěn)態(tài)模式不用等熱平衡,5~10 分鐘就能完成一組測(cè)試,比傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)法快得多。
這里要強(qiáng)調(diào)兩個(gè)技術(shù)要點(diǎn):一是儀器內(nèi)置了巖土專(zhuān)用熱傳導(dǎo)模型,能修正水分遷移、孔隙空氣隔熱帶來(lái)的誤差;二是數(shù)據(jù)采集模塊精度達(dá) ±0.01℃,能捕捉到微小的溫度變化。整個(gè)測(cè)試要符合 GB/T 50262-2013 標(biāo)準(zhǔn),最終得出的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù),是地?zé)衢_(kāi)發(fā)、地下工程保溫、路基凍土穩(wěn)定性分析等項(xiàng)目的核心技術(shù)依據(jù)。
關(guān)注微信