[發(fā)明專利]用于測(cè)定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置及其測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710226098.6
• 申請(qǐng)日: 2017-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106841291B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳之祥;李順群;趙磊;桂超;潘林;楊文喜;尚軍;王英紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津城建大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

本發(fā)明提供用于測(cè)定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置，該裝置的加熱測(cè)溫探針的內(nèi)部布置有加熱絲、上測(cè)溫點(diǎn)、下測(cè)溫點(diǎn)、探針壁、填充砂；測(cè)溫探針端部?jī)?nèi)壁設(shè)置有測(cè)溫點(diǎn)，測(cè)溫探針的探針壁、填充砂；數(shù)據(jù)線經(jīng)手柄孔道和探針安裝孔與一根加熱測(cè)溫探針和三根測(cè)溫探針相連接；將數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。同時(shí)提供一種用于測(cè)定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置的測(cè)試方法。本發(fā)明的效果是該方法具備測(cè)試時(shí)間較短、計(jì)算便捷等特征，為計(jì)算凍土各向的導(dǎo)熱系數(shù)提供一種手段。通過(guò)對(duì)比計(jì)算和實(shí)測(cè)值，該裝置的預(yù)測(cè)誤差在7.2％以內(nèi)。精度的提高能夠最大限度提升對(duì)凍土熱傳導(dǎo)性能的認(rèn)識(shí)，為凍土溫度場(chǎng)的熱參數(shù)選取提供保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于凍土工程的熱參數(shù)測(cè)試領(lǐng)域，用于測(cè)定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置及其測(cè)試方法，可同時(shí)測(cè)定不同負(fù)溫凍土在不同方向的導(dǎo)熱系數(shù)。

背景技術(shù)

凍土是由土骨架、水、冰和氣體組成的四相體系，受土體碎散和結(jié)構(gòu)性影響，土體具有較強(qiáng)的各向異性特性。不同溫度下的非飽和凍土中水分分布情況復(fù)雜，受冷源和土體宏微觀力影響，土體中的未凍水進(jìn)行著非線性的水分遷移。因此，凍土的導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)出較大的各向異性。

常規(guī)凍土溫度場(chǎng)計(jì)算中，導(dǎo)熱系數(shù)通常假定為各向同性或正交各向異性，這與凍土實(shí)際是不相符的。將某一方向凍土的導(dǎo)熱系數(shù)作為凍土的實(shí)際導(dǎo)熱系數(shù)，使得溫度場(chǎng)計(jì)算值與真值之間存在一定誤差，據(jù)數(shù)值分析這種誤差約為真值的10％～75％。目前的凍土導(dǎo)熱系數(shù)方法分為穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法，穩(wěn)態(tài)法測(cè)定的為某區(qū)域凍土導(dǎo)熱系數(shù)的平均值，瞬態(tài)法一般僅能測(cè)定某一方向凍土的導(dǎo)熱系數(shù)。因此，有必要對(duì)凍土導(dǎo)熱系數(shù)的各向異性特性進(jìn)行認(rèn)識(shí)，從而正確認(rèn)識(shí)和評(píng)估凍土的溫度場(chǎng)分布。該方法對(duì)提升凍土工程的溫度場(chǎng)計(jì)算精度具有重要價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目是提供用于測(cè)定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置及其測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)凍土各向?qū)嵯禂?shù)的直接測(cè)試，將需要多次測(cè)試的土體各向?qū)嵯禂?shù)簡(jiǎn)化為一次，同時(shí)解決了試樣易擾動(dòng)和測(cè)試熱源不唯一的難題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于測(cè)定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置，用于測(cè)定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置插入土體內(nèi)部，并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，其特征是：該裝置包括一根加熱測(cè)溫探針、三根測(cè)溫探針、手柄、數(shù)據(jù)線，所述加熱測(cè)溫探針的內(nèi)部布置有加熱絲、上測(cè)溫點(diǎn)、下測(cè)溫點(diǎn)、探針壁、填充砂；測(cè)溫探針端部?jī)?nèi)壁設(shè)置有測(cè)溫點(diǎn)，測(cè)溫探針的探針壁、填充砂；手柄由手持圓柱和安裝圓柱組成，手持圓柱的圓面和安裝圓柱的圓面相連接，安裝圓柱上設(shè)置有四個(gè)探針安裝孔。數(shù)據(jù)線經(jīng)手柄孔道和探針安裝孔與一根加熱測(cè)溫探針和三根測(cè)溫探針相連接；數(shù)據(jù)線由加熱測(cè)溫探針的一組加熱線、加熱測(cè)溫探針的二組測(cè)溫線和測(cè)溫探針的三組測(cè)溫線組成；將數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，即形成本發(fā)明的用于測(cè)定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置。

同時(shí)提供一種用于測(cè)定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置的測(cè)試方法。

本發(fā)明的效果是該方法具備測(cè)試時(shí)間較短、計(jì)算便捷等優(yōu)勢(shì)，為計(jì)算凍土各向的導(dǎo)熱系數(shù)提供一種手段。通過(guò)對(duì)比計(jì)算和實(shí)測(cè)值，該裝置的預(yù)測(cè)誤差在7.2％以內(nèi)。精度的提高能夠最大限度提升對(duì)凍土熱傳導(dǎo)性能的認(rèn)識(shí)，為凍土溫度場(chǎng)的熱參數(shù)選取提供保障。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的用于測(cè)定凍土各向?qū)嵯禂?shù)的裝置；

圖2為本發(fā)明涉及的加熱測(cè)溫探針組成示意圖；

圖3為本發(fā)明涉及的測(cè)溫探針示意圖；

圖4為本發(fā)明涉及的手柄左視圖；

圖5為本發(fā)明涉及的手柄右視圖。

圖中：

1.加熱測(cè)溫探針?2.測(cè)溫探針?3.手柄?4.數(shù)據(jù)線?11.加熱絲

12.上測(cè)溫點(diǎn)?13.下測(cè)溫點(diǎn)?14.探針壁?15.填充砂?21.測(cè)溫點(diǎn)

31.手持圓柱?32.安裝圓柱?33.探針安裝孔?34.孔道?41.加熱線