关于土的导热系数变化规律的研究(PPT40).ppt
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1、关于土的导热系数变化规律的研究关于土的导热系数变化规律的研究青藏铁路数字路基及仿真平台青藏铁路数字路基及仿真平台 目目 录录1.引言引言 2.影响导热系数的主要因素影响导热系数的主要因素 3.高含水(冰)量的土的导热系数变化规律高含水(冰)量的土的导热系数变化规律 4.导热系数的估算方法导热系数的估算方法5.土的导热系数的确定原则土的导热系数的确定原则 6.存在问题1.引 言1.1青藏铁路在数值仿真计算中目前还面临两大难题:冻土导热系数的变化规律 边界条件的影响因素1.2冻土的导热系数影响因素多,关系复杂。1.3主要做的工作:a:基于国内外专家的试验资料来做一些热参数的回归分析,给出估算导热系
2、数计算公式。b:对于关系复杂具有非线性关系的高含水(冰)量土的导热系数用建立其预测模型。c:对以前经验公式或模型人工神经网络进行了系统的分析、比较、总结,提出比较合理的选取方法。2.影响导热系数的主要因素影响导热系数的主要因素 2.1干密度对导热系数的影响干密度对导热系数的影响 2.2含水量对导热系数的影响含水量对导热系数的影响 2.3孔隙率对导热系数的影响孔隙率对导热系数的影响 2.4土的物质组成对导热系数的影响土的物质组成对导热系数的影响 2.5温度对导热系数的影响温度对导热系数的影响 2.6传热方式对导热系数的影响传热方式对导热系数的影响2.7土的级配对导热系数的影响土的级配对导热系数的
3、影响 2.1干密度对导热系数的影响干密度对导热系数的影响在含水量一定时,导热系数随干密度的增加而成线性、指数形式或者对数形式增加。下面以四种不同的土来研究具体的关系:2.1.1草炭粉质粘土草炭粉质粘土导热系数随干密度变化的回导热系数随干密度变化的回归分析归分析如上图为草炭粉质粘土在含水量为110时导热系数与干密度关系的线型方程、指数型方程和对数型方程的拟合情况,可以看出直线型方程拟合的最好融土导热系数干密度10009008007006005004003001.41.21.0.8.6.4.2ObservedLinearLogarithmicExponential冻土导热系数干密度10009008
4、007006005004003002.52.01.51.0.5ObservedLinearLogarithmicExponential2.1.2砂砾导热系数随干密度变化的回归分析砂砾导热系数随干密度变化的回归分析对于砂砾在含水量为14时,指数型方程拟合的最好(R2=0.99256),融土导热系数干密度19001800170016001500140013002.22.01.81.61.41.2ObservedLinearLogarithmicExponential冻土导热系数干密度19001800170016001500140013003.02.82.62.42.22.01.81.61.4Obs
5、ervedLinearLogarithmicExponential2.1.3粉质粘土导热系数随干密度变化的回归分析粉质粘土导热系数随干密度变化的回归分析 下图是粉质粘土在含水量为35时,导热系数计算方程的拟合情况 冻土的线性回归方程要拟合的好,而融土的指数型回归方程(R2=0.99377)拟合的好融土导热系数干密度17001600150014001300120011001.61.41.21.0.8ObservedLinearLogarithmicExponential冻土导热系数干密度17001600150014001300120011002.62.42.22.01.81.61.4Observ
6、edLinearLogarithmicExponential2.1.4碎石粉质粘土导热系数随干密度变化的模型分析碎石粉质粘土导热系数随干密度变化的模型分析 对于碎石粉质粘土,分析含水量分别为10、13、15时的导热系数回归模型,发现直线性方程拟合的最好。融土导热系数干密度1900180017001600150014001300120011001.61.41.21.0.8.6.4ObservedLinearLogarithmicExponential冻土导热系数干密度1900180017001600150014001300120011001.81.61.41.21.0.8.6ObservedLi
7、nearLogarithmicExponential2.2含水量对导热系数的影响含水量对导热系数的影响 含水量与导热系数关系是成正比关系的木下诚一在确定含水量与导热系数的关系时认为,在干密度一定时,导热系数随含水量的增大而成指数形式增加。还有一部分学者认为其关系成线性关系。但是,对徐敩祖所做的特定的含水量范围内试验资料进行回归分析,发现还存在对数形式的关系2.2.1草炭粉质粘土导热系数随含水量草炭粉质粘土导热系数随含水量变化的回归分析变化的回归分析 在干密度为400 kg/m3和600 kg/m3时做回归分析,发现直线型方程拟合的最好。下图是在干密度为600kg/m3时,导热系数与含水量关系的
8、回归方程的拟合情况。融土导热系数含水量14012010080604020.9.8.7.6.5.4.3.2.1ObservedLinearLogarithmicExponential冻土导热系数含水量140120100806040202.01.51.0.50.0ObservedLinearLogarithmicExponential2.2.1粉质粘土导热系数随含水量变化的分析粉质粘土导热系数随含水量变化的分析 融土导热系数含水量4030201001.21.0.8.6.4.2ObservedLinearLogarithmicExponential冻土导热系数含水量4030201002.01.51.
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