岩土热物性测试技术特点与应用
地源热泵岩土热物性测试报告
地源热泵岩土热物性测试
技 术 报 告
陕西中煤新能源开发有限责任公司 华中科技大学环境科学与工程学院地源热泵研究所 华中科技大学建筑节能技术中心 二 O 一 O 年十一月
地源热泵岩土热物性测试技术报告
项目名称：
山东微山县星汇商城地源热泵 岩土热物性测试
测试单位：陕西中煤新能源发有限责任公司 华中科技大学环境科学与工程学院 测试时间：2010-11-17 ～2010-11-19
（m·K/W） ；
-2-
R12——两根管子之间的热阻（m·K/W） 。
在工程中可以近似认为两根管子是对称分布在钻孔内部的，其中心距为 D， 因此有： ⎡ ⎛ db ⎢ln⎜ ⎜ ⎢ ⎣ ⎝ do ⎛ d b2 ⎞ λb − λ s ⎜ 2 ⎟ + ⋅ ln ⎟ λ +λ ⎜ d − D2 b s ⎠ ⎝ b ⎞⎤ ⎟ ⎥ + R p + Rf ⎟ ⎠⎥ ⎦ ⎞⎤ ⎟⎥ ⎟ ⎥ ⎠⎦
R1 = R 2 =
1 2πλb
(2.1-2)
⎛ d b2 1 ⎡ ⎛ d b ⎞ λb − λ s R12 = ⋅ ln⎜ ⎢ln⎜ ⎟ + ⎜ d 2 + D2 2πλb ⎣ ⎢ ⎝ D ⎠ λb + λ s ⎝ b
(2.1-3)
其中埋管管壁的导热热阻 Rp 和管壁与循环介质对流换热热阻 Rf 分别为：
论述岩土工程测试与检测技术的有关内容及其在工程中的应用
论述岩土工程测试与检测技术的有关内容及其在工程中的应用摘要：当今社会人们对建筑物的要求越来越高，科学技术也在突飞猛进，为了满足人们日益提高得生活水平，各类土木工程也纷纷涌现，较之以过去土木工程，现代土木工程从各个方面都取得了长足的进步。
而岩土工程测试与检测技术对各类工程都有非常重要的作用。
岩土工程测试技术不仅在岩土工程建设实践中十分重要，而且在岩土工程理论的形成和发展过程中也起着决定性的作用。
测试技术也是保证岩土工程设计的合理性和保证施工质量的重要手段。
本文就岩土工程测试与检测技术的主要内容做以下论述。
关键字：岩土原位测试技术，地基加固的检验与检测，桩基础的测试与检测等。
随着现代化建设事业的飞速发展，各类工程日新月异，重型厂房、高层建筑、重大的水利枢纽、艰险的铁路、桥梁和隧道，以及为了向海洋寻找资源、向地下争取空间而进行的各种发展性工程等，都与他们所依赖以存在的岩土地层有着极为密切地联系。
各类工程的成功与否，在很大程度上取决于岩土体能否提供足够的承载力，保证建筑物不产生影响其安全、正常使用的过大或不均匀沉降，以及水平位移、稳定性或各种形式的岩土应力作用。
为了保证各类工程及周围环境安全，确保工程的顺利进行，必须进行岩土测试、检测和监测。
岩土测试技术以岩土力学理论为指导法则，以工程实践为服务对象，而岩土力学理论又是以岩土测试技术为实验依据和发展背景的。
不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试落后，则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不但岩土工程设计的先进性无从体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证。
所以，测试技术是从根本上保证岩土工程设计准确性、代表性以及经济性的重要手段。
再整个岩土工程中它与理论计算和施工检验是相铺相成的。
岩土工程的测试、检测与检测是从事岩土工程勘测、设计、施工监理的工作者所必需的基本知识，同时也是从岩土工理论研究所必须具备的基本手段。
本文就岩土工程测试与检测技术的主要内容做以下论述。
探究岩土工程测试与检测技术的主要内容及其应用
探究岩土工程测试与检测技术的主要内容及其应用进入新世纪以来，我国的经济取得了突飞猛进的发展，伴随着这一进程，我国在水利建设领域也取得了显出的进步，相关水利施工建设企业之间的竞争意识不断加强，从而直接导致了我国岩土工程建设市场逐步向竞争性的市场发展。
因此相关企业想要是自己的竞争力得到提高，在越来越激烈的市场竞争中脱颖而出，就必须将自己的工程施工质量保证好。
所以，相关工程建设企业在进行岩土施工的时候，一个很重要的环节就是对施工现场的岩土体进行详尽的勘察，并以灵活务实的方式对岩土样本进行测试与检测技术应用，从而得到可靠的工程测试结果，进而为建筑机构设计提供高质量的勘察报告。
本文对工程施工质量受岩土勘察及测试检测技术的影响进行了简单的分析，并提出相应的见解，希望能对相关从业人事起到一定的帮助作用。
标签：岩土勘察；测试检测；应用1、岩土勘察的主要内容1.1岩土勘察的定义岩土勘察一种以编制文件为主要内容的勘察工程，其主要就是以所要施工建设的项目的工程要求为基础，来对施工场地的岩土、地质条件以及周边的环境特征进行查明、分析、评价。
1.2岩土勘察的分类及其应用岩土勘察可依据其所要勘察的对象进行如下分类：公路工程勘察、大型桥梁工程勘察、民用建筑工程勘察、工业建筑工程勘察、铁路工程勘察、港口码头工程勘察以及水利水电工程勘察，并且水利水电工程勘察主要就是指对水工构造物以及水电站的勘察。
由于港口码头勘察、铁路工程勘察、公路工程勘察以及大型桥梁勘察等工程勘察有着相当高额的投资成本，并且其有着事关国计民生的重要性，所以政府相关部门对这些类型的工程勘察有针对性的地制定了适应于各自特点的勘察国家规范、规程以及技术标准等，并且这些类型的工程勘察被专门命名为工程地质勘察。
因此，一般意义上的岩土勘察，主要是应用于民用建筑工程建设、工业建筑工程建设中所进行的地基、边坡、坑基等工程的施工环节[2]。
1.3岩土勘察的主要施工内容岩土勘察的主要施工内容包括：首先必须对工程施工现场的地质进行详细调查、测绘以及勘探；然后对施工场地的土体进行采样，并对样本进行现场原位试验、室内测试，通过相应的有效措施对施工场地土体地质条件进行定性以及定量分析；最好编制整个工程项目不同阶段所需要的特定的岩土勘察报告文件。
浅谈岩土工程测试与检测技术的主要内容及其应用
浅谈岩土工程测试与检测技术的主要内容及其应用摘要：在建设工程施工中，岩土工程质量优劣直接影响到整个工程的安全性。
岩土工程测试与检测技术是保证工程质量的关键，所以该技术的实施十分重要，岩土工程的测试与检测技术水平的高低渐渐变成评判国家水利工程技术水平的重要影响因素，如何提高我国的岩土工程测试与检测技术也成为国家很重视的问题。
关键词：岩土工程；测试与检测技术；内容及应用引言岩土工程的测试与检测是岩土工程勘察中非常重要的一环，使工程师们在理论和实践上更好地认识岩土地基的各项性质。
依据监测结果，利用反演分析的方法，计算出使理论分析与实际测试基本一致的工程参数。
1岩土工程测试与检测技术概述随着社会的进一步发展，岩土工程建设规模不断扩大，为保证工程质量，维护企业工程建设经济效益，就需要合理的应用测试与检测技术。
立足于工程实际建设情况而言，测试与检测技术的合理应用可以帮助工程建设人员更好的把握工程建设情况，让后续工程建设指导工作更加具有针对性，现场检测出的实际参数与设计参数的比较结果，便是工程建设的主要依据。
就目前我国岩土工程测试情况而言，常用的测试与检测方法有室内土工试验以岩体力学试验等，这些试验方法会在岩土工程的各个阶段中发挥重要作用。
2岩土工程测试与检测技术内容及其应用2.1原型试验原型试验是指对于工程中结构物的检测，主要包括荷载检测、桩基础检测。
其中，桩基础检测主要包括对桩基的完善度以及孔洞、位移等方面的检测。
因为桩基础对于工程的质量、经济、安全等性能有直接的关系，同时直接影响工程的施工进度，所以加强对桩基低应变、静载、钻芯等方面的检测，是非常有必要的，可以使岩土工程施工更加符合国家工程建设规范。
对于桩基础的低应变检测，其主要的流程包括：首先要准确地掌握土层结构、桩身参数、布局以及打桩工程性能；将桩身的杂质清理后，在其桩头的表面安装指定的计量以及传感设备；然后连接好电源，预热测试仪后再将其调整到指定状态，并收集锤敲击后的信号；最后在设备屏幕上，选择合适的波形曲线，并根据存储的波形，进行反射性分析，得出合理的桩身质量评估，从而更好地制定施工规划。
岩土工程测试方法和检测技术的具体内容及实际应用
岩土工程测试方法和检测技术的具体内容及实际应用摘要：随着科技技术的不断发展与应用，岩土工程勘察中的岩土测试技术水平得到很大提升，传统的岩土测试技术已经不能适应现阶段岩土工程的勘察工作。
虽然岩土工程勘察中的岩土测试技术取得不小进步，现实状况中仍存在一些不足，本文就针对岩土工程勘察中的岩土测试问题进行探究。
对于相关领域科研工作者和同行业工作人员具有十分重要的参考意义。
关键词：岩土工程；测试方法；检测技术1 引言岩土工程勘察的工作特点在于对建设场所的地质岩石条件以及环境特征进行深层研究。
并根据勘测结果来为后续工作进行技术引导。
随着科技的不断发展，我国岩土勘察工作取得很大进步，但是在岩土勘察技术水平上还有待提高，只有不断提高岩土工程勘查技术，才能在市场上具有较大竞争力，岩土勘测效果更贴合实际要求。
2 岩土工程测试方法和检测技术的具体内容2.1岩土工程测试方法的具体内容岩土测试是岩土工程勘察中的关键环节。
如果岩土测试技术出现问题将会对后期的建设施工造成严重影响。
因此岩土工程的勘察工作重点在于探明地质条件，并针对勘察工作中存在的地质问题进行及时解决。
针对当前一些大型的岩土工程来说，为了进一步保证岩土工程的质量与稳定，就必须采用岩土测试的相关数据，所以在岩土工程勘察中岩土测试是十分必要的。
岩土测试的主要内容包括岩石测试、室内土工测试、原位测试以及现场监测。
由于岩土测试的工作在岩土勘察工程中比较关键，针对岩土测试的相关内容进行以下分析：2.1.1 岩土测试取样当前阶段岩土测试的取样存在很大不足：①所取的岩石样品质量不合格，很多的岩土工程技术也会出现怀疑的工作态度。
②我国的岩石取样技术还得不到国际上的认可。
③不能有效执行相关规章制度。
虽然我国所制定的岩土勘察规程以及取样标准已经逐渐贴合国际标准，但是由于我国国情以及经济体制等因素，导致执行力度不够[2]。
2.1.2 建立一定的测试资质认定制度为了达到国际标准我国岩土工程相关部门应该健全岩土测试的相关准则，并建立国家对测试单位、测试报告、签字人员以及岩土测试仪器厂家的资质进行认定，还要对国家制定的岩土测试设备进行定期检查维护保养。
岩土工程测试与检测技术的应用
岩土工程测试与检测技术的应用摘要：在岩土工程测试过程中，通过测试技术，可以对岩土土体弹性度原位进行测试，通过岩土土体的纵、横波值能够进行场地类别的划分，确定场地卓越周期，以及计算地基土的动参数，为岩土工程提供必要的设计参数，文章将简述在岩土工程中，测试的工作原理，总结测试在岩土工程中的应用，希望能够为日后的岩土工程提供帮助。
关键词：测试；岩土工程引言在当下的岩土工程测试方法中，该种技术拥有较高的勘探效率以及勘探准确度。
不仅能够对地质进行测试，还能够对岩土工程现场的土质情况加以了解，并且深度调查岩土工程所在地区土质情况可能引发的自然灾害。
该种技术通过仪器测定，向岩土土体传播压缩波以及剪切波，通过传播与反馈，利用地下的检测设备，接收不同的，并将信息上传至地面，完成对岩土土体的测试。
1.测试的工作原理1.1测试仪器测试的检测仪器通常由钻孔内的三分量检波器以及地面上的地震仪组成。
位于钻孔内的三分量检波器由三个互相垂直的检波器组成，三个互相垂直的检波器被安装在封闭的钢制桶内，完成检测。
通常情况下，垂直方向上的检波器会接收岩土土体传播的纵波，而两个水平方向的检波器则接收岩土土体的横波。
目前，检测使用的仪器型号较多，进口仪器中较为常用的检测仪器为Bison-1580、ES-1210、ES-1225等，国产仪器较为常用的有重庆产DZQ12-1、骄鹏集团生产的SE2404以及Miniseis等地震仪。
这些型号都能基本保障测试的需求。
1.2测试方法在展开测试之前，需要对测试现场进行整理，平整测试场地。
并且按照测试要求安装相应的测试仪器。
在测试之前，要对本次应用到的检测仪器进行检查，保障检测仪器的质量能够完成测试作业。
在完成相应的准备活动后，即可开始相应的试验。
首先，由工作人员使用钻机在测试位置进行钻孔，并且严格控制好钻孔的深度。
其次，在孔口1 m～2 m左右的地面上，铺设专门的激震板，为了保障激震板与地面完全贴合，要在其上方放置一定重量的重物。
岩土工程特点及检测技术
岩土工程特点及检测技术【摘要】岩土工程是土木工程的重要分支领域，具有独特的特点和检测技术。
本文首先介绍了岩土工程的基本特点，包括地质条件多样性、工程风险高等。
接着阐述了岩土工程在土木工程中的重要性，指出了其在基础工程、建筑工程等方面的不可替代性。
然后详细介绍了岩土工程的检测技术，包括常见的检测方法如钻孔、取样等。
同时还探讨了岩土工程检测在建设、监测、评估等领域的应用。
结论部分对岩土工程特点及检测技术的发展趋势进行了展望，指出未来岩土工程将更加重视环境友好、智能化方向，为工程建设提供更好的技术支持。
岩土工程特点及检测技术的未来展望可预见是充满希望的，有望为土木工程领域带来更多新的突破。
【关键词】关键词：岩土工程特点、检测技术、基本特点、重要性、常见方法、应用领域、发展趋势、未来展望。
1. 引言1.1 岩土工程特点及检测技术概述岩土工程是土木工程中的一个重要分支，是研究岩石和土壤的性质、工程应用和变形特性的学科。
岩土工程的特点在于其独特性和复杂性，需要结合岩土材料的物理性质和力学性质进行分析和设计。
岩土工程的特点主要包括以下几个方面：岩土工程的材料主要是由自然界中存在的岩石和土壤构成，这些材料具有多种不同的物理和力学性质；岩土工程常常面临不确定性因素较大的问题，例如地质情况的复杂性和变化性；岩土工程所涉及的工程范围广泛，涉及到地基工程、坡面工程、岩土结构等多个领域。
为了保证岩土工程的安全和可靠性，检测技术在岩土工程中起着至关重要的作用。
通过对岩土材料的性质和工程行为进行检测分析，可以为工程设计提供重要的参考依据，同时也能够及时发现和解决工程问题，确保工程的质量和安全性。
岩土工程的检测技术必须不断创新和发展，以适应工程的需求和发展。
2. 正文2.1 岩土工程的基本特点岩土工程是一门综合性较强的学科，涉及到地质、力学、水文等多个领域的知识。
岩土工程的研究对象主要是土体和岩石，这两者具有复杂的力学性质和工程行为，因此岩土工程需要综合多方面知识来进行研究和分析。
岩土工程测试与检测技术的应用
岩土工程测试与检测技术的应用摘要：岩土工程测试与检测技术是在岩土工程领域中应用广泛的关键技术之一。
本文对岩土工程测试与检测技术的应用进行了探讨与总结。
首先，介绍了岩土工程测试与检测技术的概念及其重要性。
随后，列举了常见的岩土工程测试与检测技术方法，包括岩土体力学测试、地质勘探技术和现场监测技术等。
接着，分析了岩土工程测试与检测技术在岩土工程设计、施工和运营维护等方面的应用。
最后，对岩土工程测试与检测技术的发展趋势进行了展望，指出了未来该领域的研究方向与挑战。
关键词：岩土工程；水利工程；测试与检测技术引言：岩土工程测试与检测技术是岩土工程领域的重要组成部分，它在岩土工程项目的各个阶段起着至关重要的作用。
通过测试与检测技术，可以评估岩土体工程性质和地质特征，提供科学的数据支持和决策依据，确保岩土工程的安全可靠。
随着岩土工程技术的不断发展和进步，测试与检测技术也得到了更加广泛和深入的应用，为岩土工程领域的科学研究和工程实践带来了重要的推动力。
1岩土工程的特点1.1区域性岩土工程的特点之一是区域性。
这意味着岩土工程的设计和施工需要根据具体地理环境进行调整和优化。
不同地区的土壤和岩石类型、地下水位、地震活动等因素会影响岩土工程的性质和挑战。
因此，岩土工程师必须对所在地区的地质和地貌情况有深入的了解，以便针对具体情况做出合理的决策和设计。
1.2复杂性岩土工程具有复杂性。
土壤和岩石的物理性质和力学行为相对复杂，受多种因素的综合影响。
例如，土壤的颗粒组成、含水量、孔隙结构、压实度等会影响它的强度、可塑性和渗透性等特性。
同时，土壤和岩石还受到外部荷载、温度变化、水文循环等环境因素的作用，使其行为更加难以准确预测和模拟。
因此，在岩土工程中，需要运用科学的方法和创新的技术来解决复杂性所带来的挑战。
1.3风险性岩土工程具有一定的风险性。
由于土壤和岩石的复杂性，工程结构在长期使用和受力过程中可能遭受各种不确定因素的影响，包括围岩的破坏、地基沉降、滑坡和泥石流等地质灾害。
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软件计算求解
获得地埋管换热能力所需的计算参数
初始温度 热响应数据
换热量
地埋管规格 换热孔参数
岩土参数
稳定工况测试
稳定工况测试是稳定地建立地埋管 换热器的运行工况，在工况稳定的情 况下测定地埋管换热器的换热量，从 而确定设定工况下地埋管换热器的换 热热能力。
包括夏季工况测试和冬季工况测试
稳定工况测试
借助软件 计算求解
热响应测试
稳定的 加热功率
热响应 测试
监测测试 过程参数
温度达到 基本稳定
地层热响 应数据
测试累计时间、地埋管换热器进出水 平均温度、地埋管实际换热量
注意：在稳定热流测试数据中，直接体现的地层换热量不是 地埋管的实际换热能力，而是对加热功率的响应，但它是计 算地埋管换热能力的一个参数。
• 稳定热流的测试方法是国际地源热泵协会（IGSHPA）的标准和美国采暖制冷与空 调工程师学会（ASHRAE）手册所推荐的方法，也是国际上通行的做法和我国规范 认可的方法。
稳定热流测试方法
稳定热流 测试方法
稳定热流测试方法 手工计算过于复杂 线热源、柱热源 获得地层热响应数据
热响应 测试
传热模型
• 20世纪80年代中期以后，随着地源热泵技术在一些欧美国家的推广应用， 岩土体热物性测试技术，即野外现场原位测试技术应运而生。 1983年， 瑞典就把这种测试土壤传热特性的方法定义为“热响应”。 相比取样分析法， 现场测试的方法更为科学，获得的结论准确性更高。
稳定热流测试方法
• 目前国内外采用的岩土热物性测试方法主要是稳定热流测试方法，该方法是在工程 现场建立竖直地埋管换热器测试孔，通过U型管对该孔施加恒定的热流，测量加热 功率、U型管内换热流体进出口温度、流量等参数，通过数据采集系统，以一定时 间间隔记录试验数据，根据上述动态变化数据，经过一定的数学模型处理后，可以 获得当地岩土体的平均导热系数以及钻孔内的热阻，计算得到地埋管换热器的总长 度。
• 但这种方法存在较为明显的问题，一个是岩土脱离原有所处的环境，自身性质必然 会发生变化，对测试的准确性有影响；第二取样存在局限性，细颗粒地层取样率较 高，但粗颗粒地层原状土取样一直是难题；第三，只能取得局部深度的岩土体，不 能对整个井深范围内的岩土体进行测量，因此不能获得真实的岩土体热物性参数。
稳定热流测试方法
1#测 试 孔 100m
2500
2000
北京市通州区 北京观光南瓜园 粘土、粉细砂互层
测试数据
计算结论对比
编号
岩土初始平均 岩土平均导热
稳定工况 测试
地层初始平均温度测试
初温测试
布置传感器
无功循环
《地源热泵系统工程技术 规范》推荐
《浅层地热能勘查评价规 范》推荐
水温平衡
最新方法
布置传感器法
• 顾名思义，该方法是沿地埋管换热器不同的深度布置温度传感器，通过实时监测温
度传感器的监测数值，确定不同深度地层的温度。
布置传感器法
• 埋设传感器法为最准确的方法，基于埋设传感器法的长期应用，总结温度传感器埋 设方法有投入测试孔、地埋管内埋设、地埋管外埋设和单独埋设。 投入测试孔是 利用投入式温度传感器投入未下入管材的测试孔内，通过上下位移测量不同深度的 地层温度；地埋管内埋设是利用埋入式温度传感器下入已经与地层形成热平衡的地 埋管内，通过上下位移测量不同深度的地层温度；地埋管外埋设是将温度传感器按 设计下入深度固定在地埋管外部，随地埋管一同下入测试孔；单独埋设是将温度传 感器单独下入监测孔后回填。
的方法。
地层初始平均温度测试方法对比
水温平衡
无功循环
可获得不同深度地层温度，测试时间短 数据分析复杂，须与地层建立热平衡
操作简单，数据分析简单 只能获得平均温度，测试时间长
布置传感器
测量准确，不同深度地层温度 操作复杂，成本高
地层初始平均温度测试方法对比
岩土样品分析
• 在20世纪80年代以前，对于平均导热系数和体积比热容，研究人员通常取样分析 的方法，是指将某一深度、一定厚度的岩土样品提取出来，利用试验仪器进行测量 以获得岩土的热物性参数的方法。
传热模型
• 地埋管换热器与岩土体的热交换是一个非常复杂的换热过程，可以看成多孔介质内 包含水流动的热质迁移过程。 从地学的角度讲，地质体是一个非常复杂、隐蔽且 具有不确定性的研究对象，因此建立地质体的热物理模型非常困难。
• 由于地下土壤情况非常复杂，稳定热流测试方法对实际情况进行了简化，引进如下 假设：钻孔周围岩土是均匀的；埋管与周围岩土的换热可认为是钻孔中心的一根线 热源与周围岩土进行换热，沿长度方向传热量忽略；埋管与岩土的换热强度维持不 变；忽略地下水渗流影响。
• 不同的项目地点，其地层岩性、水文地质条件等均不同，包括不同的施工条件，都 会对地埋管换热能力产生很大影响。 为了提高地源热泵系统的经济性和可靠性， 在建设初期，地埋管换热器系统设计之前进行岩土热物性测试非常必要，应该得到 相关单位的足够重视。
岩土热物性测试方法
初始温度 测试
岩土样品 分析
稳定热流 测试
地层岩性 地下水流动
地埋管换热器 施工条件
综合反映
管材、回填料
运行工况
两种测试方法的对比
测试方法
稳定热流测试
稳定工况测试
理论充分成熟
需要假设条件
测试设备简单
计算过程复杂
存在误差累积
忽略井间干扰
计算过程简单
忽略非稳态传热
结论准确性高
测试设备复杂
岩土热物性测试研究实例
2#测 试 孔 100m
3#测 试 孔 30m
无功循环法
• 无功循环是在不向地埋管加载冷、热量的情况下，使水在地埋管内循环，在循环水
的温度达到稳定时，此时循环水与岩土达到热平衡，该温度即为岩土初始平均温度。
水温平衡法
• 水温平衡是地埋管安装完成足够时间后，PE管内的水与岩土体的温度达到平衡，
此时通过水泵循温度
岩土热物性测试技术特点和应用
岩土热物性测试的意义
• 地源热泵技术是一项节能、环保的新技术。 进入21世纪地源热泵在我国快速发展 起来。 地埋管地源热泵系统与传统的空调形式相比，增加了地埋管换热器系统， 其设计直接影响到系统的可靠性和经济性。
• 岩土热物性测试的直接目的是获得准确的基于地埋管换热器的岩土换热能力，从而 为地埋管换热器系统的设计提供依据。