[實用新型]一種測定土遺址土體熱傳導率的裝置

有效

• 申請號: 201020200566.6
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN201724917U
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 王旭東;張得煊;郭青林;王同瑞
• 申請（專利權）人: 敦煌研究院
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22;G01N25/18
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術領域

本發明涉及土遺址保護領域，具體的講，是一種土遺址土體熱傳導率測定的裝置。

背景技術

我國西北地區的新疆、甘肅、寧夏和陜西境內，遺存下許多古代土建筑遺址，如陜西西安近郊的半坡村和甘肅秦安縣的大地灣人類居住遺址，新疆吐魯番地區的交河古城，甘肅安西縣的鎖陽城古城等遺址；西夏王陵土遺址等等。這些土建筑遺址歷史久遠，有的已被列為世界文化遺產，有很高的考古學和歷史價值，但是，千百年來，嚴重的風蝕和集中強降雨沖刷破壞，大批的土遺址風化、大面積坍塌，正遭受毀滅性的破壞。研究土遺址的病害及成因，針對性的進行搶救保護是一項刻不容緩、十分艱巨的任務。

我國大多數的土遺址地處西北干旱地區，這里晝夜溫差大，例如地處新疆吐魯番的交河古城最高氣溫與最低氣溫相差21.9℃，地面晝夜溫差達44.5℃。土遺址實測墻面夏季最高溫度可達60℃。溫差的劇烈變化，在土體顆粒內部以及顆粒之間會產生巨大的熱應力效應，使土體內部結構將發生破壞，這樣長期反復的溫差變化，可使土體的結構不斷疏松。

溫度效應作為影響土遺址病害成因的一個重要因素，熱傳導率是反映物質導熱能力的重要的熱物性參數。因此，熱能在土遺址土體介質中的擴散和傳導規律是一個值得深入研究的課題。

發明內容

鑒于上述，本實用新型目的提供一種測定土遺址土體熱傳導率的裝置，以期用于研究土遺址土體的風化機理和加固效果的檢驗。

本實用新型的目的是通過以下的技術手段來實現：

一種測定土遺址土體熱傳導率的裝置，是由熱源、耐火薄板、試樣盒、土遺址土體、熱電偶、數據采集儀組成。耐火薄板置于熱源上，在耐火薄板上放置試樣盒，試樣盒填入土體，土體內插入熱電偶，熱電偶通過導線與數據采集儀連接，數據采集儀通過導線與電腦連接。

上述的熱源用以產生熱量的熱源，是一實驗室用電磁加熱爐，該加熱爐的電源由設定點偏差小于全量程的±1.0％控溫器控制，控溫器的感溫探頭通過耐高溫導線與控溫器相連，放置在加熱爐腔內。

上述的耐火薄板為用于使待測土樣溫度均勻的耐火薄板，其規格為：4cm×4cm×0.1cm(長×寬×厚度)，具有優良的阻燃性。

上述的試樣盒為絕熱材料制成的試樣盒，其外壁由厚0.2cm的絕熱材料制成，極好地排除了外界環境溫度對待測樣品溫度的影響，也確保了其在加熱過程中的一維熱傳導過程。

上述的土體為現場采取的擾動土碾碎，經直徑為2mm的試驗篩篩后，然后加水拌和，配制成均勻濕土，再將均勻濕土裝入試樣盒內。

所述的熱電偶，是直徑為0.1mm的K型熱電偶，用于測定待測樣品預設測定點的溫度。

上述的數據記錄儀，是一可與PC相聯接的數據記錄儀，用于采集待測樣品在加熱過程中測點(三個預設點：2.5cm處，5.0cm處，7.5cm處)的溫度變化值。

本實用新型的優點和產生的有益效果是：

本實用新型結構簡單，易操作，是一種能夠快速、可靠測定土遺址土體熱傳導率的裝置，該裝置添補了對土遺址土體以及加固后的土體的熱傳導率研究的空白，為研究土遺址土體的風化機理和加周效果的檢驗提供一種新的技術手段。

附圖說明

圖1是本實用新型的示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施方式對本實用新型再作進一步詳細說明：

實施例

將現場采取的擾動土碾碎，經直徑為2mm的試驗篩篩后，然后加10％水拌和，配制成均勻濕土，再將均勻濕土裝入試樣盒3內，按壓實密度1.35～1.40g/em³制備成待測樣品。制備這樣的待測樣品4個，其中3個待測樣品分別用模數為3.81，濃度分別為5％，10％，15％三種PS加固其底端，另外一個測樣品不做任何處理。將4個待測樣品放入烘箱內經24h烘干，取出，在保持室溫一定的條件下靜置24h。實施步驟如下：

(1)保持室溫一定的條件下，將耐火薄板2放置在加熱爐1上，開啟加熱爐1，均勻預熱5min，使加熱爐1、耐火薄板2及外界環境溫度趨于一致；

(2)將熱電偶5分別插入深度2.5cm，5.0cm，7.5cm插在土體4內，固定好，并將導線與土體之間的縫隙用凡士林密封好。同時觀察數據記錄儀顯示屏上的溫度變化。

(3)待數據采集儀6顯示屏上的溫度穩定后，將待測樣品放置在耐熱薄板2中間位置，同時按記錄數據。溫度時間間隔ΔT＝30s，記錄20組溫度數據。將采集的溫度數據代入公式：即可得到該土遺址土體的熱傳導率。

公式中：k為土體熱傳導率；c為土體的體積比熱；Δx為土樣品相鄰兩個預設點之間的距離；Δt為采集溫度值的時間間隔；T_i，j表示節點。即可得到該土遺址土體的熱傳導率。