【摘要】：利用探針法對廣西4種紅黏土的熱導率進行室內(nèi)測定,獲取紅黏土熱導率隨其含水率變化的規(guī)律;結合復合介質(zhì)理論,對常用的熱導率計算模型進行模擬分析,嘗試尋找一個合適的計算模型對廣西紅黏土熱導率進行有效計算預測;在此基礎上,結合礦物組成分析,探討理論預測模型中紅黏土固相熱導率的計算取值問題。研究結果表明:(1)在相同的干密度情況下,廣西4種紅黏土的熱導率均以各自臨界含水率為界點隨體積含水率增加而呈現(xiàn)出分段遞增的趨勢,各段增長速率不同。(2)采用有效介質(zhì)理論模型(EMT模型)和并聯(lián)模型可分段計算廣西紅黏土的熱導率:含水率低于臨界值時,采用EMT模型計算;含水率高于臨界值時,采用并聯(lián)模型計算。(3)采用差分有效介質(zhì)理論對廣西紅黏土的固相熱導率進行取值的方法,綜合考慮了紅黏土中礦物成分對土顆粒固相熱導率的影響,計算結果更接近工程實際。
【圖文】：

限wL/%塑限wP/%含水比桂林1.9032.12.740.9177.842.10.41柳州1.8733.22.750.9670.829.30.46來賓1.8534.82.761.0182.042.40.42武鳴1.7034.32.751.1783.054.10.41表2紅黏土的礦物組成Table2Mineralcompositionsofredclays取樣地點礦物成分組成/%高嶺石三水鋁石伊利石針鐵礦石英桂林58.8911.90 16.2512.96柳州20.91 24.527.9046.67來賓25.60 7.4713.9852.95武鳴83.3814.12 2.50 3熱導率測試試驗3.1測試方案及過程紅黏土熱導率測試采用Decagon公司研制的KD2Pro土壤熱特性分析儀(見圖1)，其測試原理基圖1紅黏土熱導率測試過程Fig.1Testingprocessofsoilthermalconductivity

魘島缶猱鄧匝猓忝妗骯蚊郶�；脩┚忇驷櫴�?備2個平行試樣；試樣制備后，靜置12h。(3)采用KD2 Pro測定紅黏土熱導率。將探針TR 1(單針)和SH 1(雙針)依次插入制備好的試樣中，測試試樣熱導率K，測試過程如圖1所示。(4)采用烘干法實測試樣含水率w。每個試樣測試完畢后，取探針插入孔周邊區(qū)域的土料，用烘干法實測試樣的質(zhì)量含水率w，根據(jù)土壤干密度d換算成體積含水率v(vdw)。(5)數(shù)據(jù)處理。將同一含水率試樣的測試結果進行比較，剔除異常值，取余下數(shù)據(jù)的平均值作為最終的實驗結果。3.2測試結果及分析圖2為桂林、柳州、來賓、武鳴4種紅黏土試樣熱導率與體積含水率的關系曲線。由此可知，在相同的干密度情況下，4種紅黏土的熱導率均隨體積含水率增加而呈現(xiàn)分段遞增的趨勢；低含水率時，熱導率隨著含水率的遞增而急劇增加；當含水率增加到某個點時，熱導率隨著含水率的遞增而增加的速度大大減緩，最終趨于平衡。這個含水率點可稱為紅黏土的“臨界含水率”，由圖中曲線拐點可估算出桂林、柳州、來賓、武鳴4種紅黏土的臨界含水率分別為0.443，0.350，0.383，0.494。v/(cm3·cm－3)(a)桂林v/(cm3·cm－3)(b)柳州v/(cm3·cm－3)(c)來賓v/(cm3·cm－3)(d)武鳴圖2廣西紅黏土熱導率與體積含水率關系曲線Fig.2RelationshipcurvesbetweenthermalconductivityandvolumetricwatercontentofredclayinGuangxi廣西紅黏土熱導率隨體積含水率變化的規(guī)律，可從土壤的三相組成及其熱物理特性方面進行解釋。由土壤物理學[24]可知，土壤是由固、液、氣三相組成的多孔介質(zhì)，液相(水溶液)的導熱率為氣相(空氣)的20倍，，當土壤固體部分維持一定(相同干密度)的情況下，土壤含水量?

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