基于现场热响应测试方法的地下岩土热物性分析_刘春雷
地源热泵系统岩土热响应试验
地源热泵系统岩土热响应试验地源热泵系统是一种利用地下土壤或岩石储存的热量来进行空调和供暖的节能系统。
与传统空调系统相比，地源热泵系统具有更高的能效和更低的运行成本，因此在近年来受到了越来越多的关注和应用。
为了更好地了解和优化地源热泵系统的性能，进行岩土热响应试验是非常必要的。
岩土热响应试验是指通过实地采样和试验室测试的方法，对地下土壤或岩石中的热量传输特性进行研究，以评估地源热泵系统在不同地质条件下的性能表现。
通过岩土热响应试验，可以获取到地下岩土的热传导系数、储热特性、热扩散系数等参数，为地源热泵系统的设计和运行提供重要的参考依据。
岩土热响应试验通常分为野外实地采样和室内试验两个阶段。
在野外实地采样阶段，研究人员会选择地理条件较为典型的地区，进行地下岩土的取样和数据采集工作。
通过对不同深度和不同类型的岩土进行取样和测试，可以获取大量的原始数据，为后续的室内试验提供样本和参考。
在室内试验阶段，研究人员会将野外采集到的岩土样本带回实验室，并进行一系列的物理试验和分析。
首先是对岩土样本的物理性质进行分析，包括密度、孔隙结构、水分含量等方面的测试。
其次是对岩土样本的热传导特性进行测试，通过测定不同温度下的导热系数和热扩散系数，来评估岩土样本的储热能力和热传输特性。
最后还会对岩土样本的温度-时间响应曲线进行测定，来评估岩土在长期稳定状态下的温度变化规律。
地源热泵系统岩土热响应试验在国内外已经得到了广泛的应用和推广。
通过对地下岩土热传导特性的深入研究，不仅可以为地源热泵系统的设计和运行提供科学依据，还可以为地下岩土的热资源利用和环境保护提供技术支持。
在未来的研究中，可以进一步加强对岩土热响应试验方法的改进和创新，为地源热泵系统的可持续发展做出更大的贡献。
不同岩性条件下垂直地埋管热响应测试对比与分析
不同岩性条件下垂直地埋管热响应测试对比与分析作者：吴佃亮周波张学斌聂玉朋刘自宽王涛毕栋威何召永魏海红来源：《西部资源》2021年第03期摘要：近年来，山东省在鲁西北、鲁中南及鲁东地层区开展了大量的垂直地埋管热响应测试工作，获取了大量地埋管换热器岩土热物性参数，为开展不同岩性条件下地埋管换热器换热特性的对比分析提供了基础型数据支撑。
针对山东省主要地层条件，为全面比较分析不同岩类条件下地埋管换热器换热特性方面的差异，本次选取同等深度、孔径及垂直换热器型号的沂源县、聊城市及日照市测试数据进行对比分析。
由于当时的现场热响应测试只对岩土体的初始地温及导热系数进行了测试，根据换热模型得出夏季单孔换热量，因此，本篇文章对岩土体的导热系数及夏季换热量进行对比分析，根据测试数据得出不同岩性热物性参数差异。
根据已有的测试数据，基岩地质对比碎屑、第四系松散岩类，因其所具有的高热扩散性对地埋管换热器换热效果有促进作用。
关键词：地源热泵；地埋管换热器；热响应试验；热物性参数1.引言地源热泵具有节能、环保、无污染，节省建筑面积，经济效益高，使用寿命长等优势，越来越受到各级政府及市场的重视，岩土体热物性特征作为地埋管地源热泵系统设计的基础性依据，其科学性、准确性及合理性关系到地源热泵系统的运行效能。
因此，科学掌握岩土体的热物性特征，选取科学合理的参数对地源热泵工程的建设具有非常重要的意义。
岩土体的热物性特征受气候条件、地质构造、岩性、水文地质条件等综合影响，不同岩性条件下表现特征各异。
目前，现场热响应测试作为获取岩土体热物性参数及地埋管换热能力的主要技术手段，山东省近年来在第四系松散岩类区、碳酸盐岩类区、花岗岩类区开展了较多理论与实验工作，基于上述背景，本文选取部分数据着重对上述岩类地区的岩土热物性参数及地埋管换热能力开展对比与分析，分析主要影响因素，旨在对山东省具有相同岩性地层条件下的地埋管地源热泵系统设计与优化提供一定的参考。
地源热泵系统岩土热响应试验
地源热泵系统岩土热响应试验【摘要】本研究旨在通过地源热泵系统岩土热响应试验，探讨其在实际应用中的效果和优势。
文章首先介绍了地源热泵系统岩土热响应试验的背景和研究目的，并阐述了其研究意义。
接着详细描述了试验方法、试验设计、试验过程、数据分析和结果讨论，从而全面呈现了实验过程及结果。
最后得出了关于地源热泵系统岩土热响应试验的结论，展望了未来研究方向，总结了本研究的重要发现。
通过本研究，可以为地源热泵系统的进一步优化和应用提供重要参考，促进绿色环保技术的发展。
【关键词】地源热泵系统、岩土热响应试验、试验方法、试验设计、试验过程、数据分析、结果讨论、结论、展望未来研究方向、总结、研究目的、研究意义、引言1. 引言1.1 地源热泵系统岩土热响应试验的背景地源热泵系统是一种利用地下岩土中储存的热能为建筑提供供暖和制冷的系统，具有高效节能、环保等优点。
地源热泵系统的性能受到岩土热响应特性的影响，因此需要进行岩土热响应试验来研究其热传导、储能和释能过程。
地源热泵系统岩土热响应试验是通过对地下岩土进行加热或降温，观察岩土温度变化和热传导规律，从而评估地源热泵系统的性能和效果。
通过岩土热响应试验，可以优化地源热泵系统的设计和运行，提高其热工性能和节能效果，为建筑节能减排提供科学依据。
地源热泵系统岩土热响应试验也可以为地热能资源的开发利用和岩土热响应规律的研究提供重要数据支持。
开展地源热泵系统岩土热响应试验具有重要的理论和实践意义。
1.2 研究目的研究目的是为了探究地源热泵系统在岩土地质条件下的热响应特性，为系统的设计、运行和优化提供科学依据。
通过开展岩土热响应试验，可以深入了解岩土层对地源热泵系统热传递的影响机制，为系统的热性能进行有效评估和改进。
具体地，研究目的包括：一是验证地源热泵系统在岩土地质条件下的热响应特性，包括热传导、热吸收和热交换等方面的影响；二是研究不同岩土地质条件下地源热泵系统的热性能差异，为系统的设计和优化提供参考依据；三是探讨岩土层对地源热泵系统热传递效率的影响机制，为系统的运行管理和能耗控制提供理论支持。
岩土热响应测试报告(DOC)
XX省XX市学院片区地源热泵工程岩土热响应测试报告XX省XX大学地源热泵研究所二〇一四年五月岩土热响应测试报告一、工程概况该项目为XX省XX市学院片区（XX市学院、新华苑）地源热泵工程，位于XX省省XX市市。
本工程拟采用节能环保的土壤源热泵系统，作为空调系统的冷、热源。
我所对该工程地埋管场地进行了深层岩土层热物性测试。
本次试验进行了1个孔的测试。
报告时间：5月10日～5月11日。
二、测试概要1、测试目的地埋管换热系统设计是地埋管地源热泵空调系统设计的重点，设计出现偏差可能导致系统运行效率降低甚至无法正常运行。
拟通过地下岩土热物性测试并利用专业软件分析，获得地埋管区域基本的地质资料、岩土的热物性参数及测算的每延米地埋管换热孔的换热量，为地热换热器设计、换热孔钻凿施工工艺等提供必要的基本依据。
2、测试设备本工程采用XX省建筑大学地源热泵研究所自主研制开发的型号为FZL-C（Ⅲ）型岩土热物性测试仪，如图1所示。
该仪器已获得国家发明专利（ZL 2008 1 0238160.4)。
并已广泛应用于北京奥林匹克公园、网球场馆、济南奥体中心等一大批地源热泵工程中的岩土层热物性测试。
见附件3。
3、测试依据《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005 ( 2009年版)。
测试原理见附件2。
图1 FZL-C（Ⅲ）型岩土热物性测试仪三、测试结果与分析1、测试孔基本参数表1 为测试孔的基本参数。
表1 测试孔基本参数项目测试孔项目测试孔钻孔深度（m）100 钻孔直径（mm）150埋管形式双U型埋管材质PE管埋管内径（mm）26 埋管外径（mm）32钻孔回填材料细沙主要地质结构粘土与玄武岩2、测试结果测试结果见表2。
循环水平均温度测试结果与计算结果对比见图2。
测试数据见附件1。
初始温度：16.2℃；导热系数：1.66W/m℃；容积比热容：2.1×106J/m3℃。
3、结果分析钻孔结果表明：该地埋管区域地质构造以粘土为主。
GB50366-2005地源热泵系统工程技术规范2009年局部修订
《地源热泵系统工程技术规范》2009年局部修订2 术语2.0.25土热响应试验rock-soil thermal response test通过测试仪器，对项目所在场区的测试孔进行一定时间的连续加热，获得岩土综合热物性参数及岩土初始平均温度的试验。
2.0.26岩土综合热物性参数parameter of the rock-soil thermal properties是指不含回填材料在内的，地埋管换热器深度范围内，岩土的综合导热系数、综合比热容。
2.0.27岩土初始平均温度initial average temperature of the rock-soil从自然地表下10m～20m至竖直地埋管换热器埋设深度范围内，岩土常年恒定的平均温度。
2.0.28测试孔vertical testing exchanger按照测试要求和拟采用的成孔方案，将用于岩土热响应试验的竖直地埋管换热器称为测试孔。
3 工程勘察3.2 地埋管换热系统勘察3.2.2A当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在3000 m2～5000 m2时，宜进行岩土热响应试验；当应用建筑面积大于等于5000 m2时，应进行热响应试验。
3.2.2B岩土热响应试验应符合附录C的规定，测试仪器仪表应具有有效期内的检验合格证、校准证书或测试证书。
4 地埋管换热系统4.3 地埋管换热系统设计4.3.5A当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在5000m2以上，或实施了岩土热响应试验的项目，应利用岩土热响应试验结果进行地埋管换热器的设计，且宜符合下列要求：1 夏季运行期间，地埋管换热器出口最高温度宜低于33℃；2 冬季运行期间，不添加防冻剂的地埋管换热器进口最低温度宜高于4℃。
4.3.13地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方，回填料的导热系数不宜低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。
附录B 竖直地埋管换热器的设计计算 B.0.2 竖直地埋管换热器钻孔的长度计算宜符合下列要求；1制冷工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度可按下式计算：()()c max 100011c f pe b s c sp c Q R R R R F R F EER L t t EER ∞⎡⎤+++⨯+⨯-+⎛⎫⎣⎦= ⎪-⎝⎭（B.0.2-1） F c ＝T c1 / T c2 （B.0.2-2）式中 L c ——制冷工况下，竖直地埋管换热器所需钻孔的总长度（m ）；Q c ——水源热泵机组的额定冷负荷（kW ）；EER ——水源热泵机组的制冷性能系数；t max ——制冷工况下，地埋管换热器中传热介质的设计平均温度，通常取33℃～36℃；t ∞——埋管区域岩土体的初始温度（℃）；F c ——制冷运行份额；T c1—一个制冷季中水源热泵机组的运行小时数，当运行时间取一个月时，T c1为最热月份水源热泵机组的运行小时数；T c2—一个制冷季中的小时数，当运行时间取一个月时，T c2为最热月份的小时数。
线性推导法估算岩土热物性参数的精度检验
线性推导法估算岩土热物性参数的精度检验姚木申【摘要】结合工程实例,根据岩土热响应试验(采取对岩土施加恒定热流方式,分别施加两种加热功率)的现场测试结果,采用线性推导法对岩土热物性参数进行估算,检验线性推导法的计算精度.线性推导法的计算精度不满足工程要求,建议采用参数估计法.【期刊名称】《煤气与热力》【年(卷),期】2014(034)003【总页数】4页(P12-15)【关键词】岩土热响应试验;岩土热物性参数;线性推导法;参数估计法【作者】姚木申【作者单位】天津地热勘查开发设计院,天津300250【正文语种】中文【中图分类】TU9951 工程概况某建筑位于天津市宝坻区，建筑主体为框架结构，地上8 层地下1 层(车库)，占地面积为1 167 m2，总建筑面积为8 173 m2，拟采用地埋管地源热泵(土壤源热泵)进行冬季供暖、夏季供冷。
GB 50366—2009《地源热泵系统工程技术规范》第3.2.2 条规定:地埋管换热系统勘查应包括下列内容:岩土层结构;岩土体热物性;岩土体温度;地下水静水位、水温、水质及分布;地下水径流方向、速度;冻土层厚度。
岩土层结构、地下水静水位、水温、水质及分布、地下水径流方向、速度、冻土层厚度等内容可通过查阅当地地质资料获取，也可以通过勘探孔取土样获得。
而岩土体热物性、岩土体温度宜采取岩土热响应试验获得［1－2］。
岩土热响应试验包括现场测试、岩土热物性参数估算两个环节，岩土热物性参数的估算可采用线性推导法、参数估计法［3］。
本文结合工程实例，采取对岩土施加恒热流方式，对在两种加热功率下得到的现场测试结果采取线性推导法进行估算，比较估算结果，检验线性推导法的计算精度，据此分析适用于估算岩土热物性参数的方法。
2 现场测试装置与要求2.1 现场测试装置现场测试内容包括:岩土初始温度测试，小加热功率恒热流测试，大加热功率恒热流测试。
现场测试装置由电加热器、补水箱、循环泵、管道、阀门、温度和流量测量仪器、PLC 控制系统等组成。
晋中市浅层地温能热响应试验分析
I112翥翱赢G O晋中市浅层地温能热响应试验分析邸建雷（山西省地质调查院，山西太原030006）摘要：文章通过现场热响应试验，分析处理试验采集的原始数据，并与采取土样的热物性分析结果进行对比，获得更为准确的试验结论，从而了解岩土体的原始地温并获取该区域岩土体热物性参数（包括热导率和热扩散系数），为浅层地温能资源评价和适宜性分区提供基础数据。
关键词：晋中；浅层地温能；热响应试验；原始地温；热导率；热扩散系数中图分类号：TK521文献标识码：A文章编号：1672-7487（2019）03-112-31现场热响应试验技术方法1.1试验原理现场热响应试验均釆用天津地热勘查设计研究院自主研发的FTPT11型浅层地温能现场热响应测试仪。
该测试仪是专门针对全国浅层地温能调查工作，结合多年现场热响应试验的实际经验研制而成，并通过北京现场测试，试验各种参数精度达到或超过原国土资源部对浅层地温能调査评价标准，并通过了原国土资源部组织专家认定。
1.2试验步骤1.2.1换热孔施工根据施工要求釆用适合的水文钻机，取心钻孔直径llOmni,在完成钻孔取样和物探测试后，扩孔至直径150mm,结合太原市地层和地下水含水层特点，孔深80-200m不等。
全孔取心钻进，岩石釆取率不低于80%,破碎带采取率不低于65%；粘性土釆取率不低于80%,砂性土不小于60%。
岩土层单层厚度大于lm的，每层取代表性原状土样（砂、砾石层除外）。
进行钻孔初见水位和静止水位观测。
岩心按序及时存放到岩心箱内，标示出钻进开始和终止深度，岩心缺失需标明。
1.2.2安放PE管钻至设计深度后，试验孔应立即下入DN32的双U型PE管，管材壁厚3mm。
下管时在管内注满水，依靠钻杆带动下至孔底。
1.2.3水压试验Pe管下入孔内前后各打压一次，确保埋管无泄漏后方可进行下一步工作。
1.2.4回填对埋管确认无泄漏后应立即进行回填。
釆用返浆回填的方式，回填材料釆用膨润土和细砂的混合浆（膨润土比例6%-8%）；1.2.5现场热响应试验1）现场热响应试验一般在测试埋管安装完毕48h后进行，首先做非加热的循环测试，获取地层初始平均温度。
岩土热响应试验测试仪的开发与应用
岩土热响应试验测试仪的开发与应用摘要开发一套岩土热响应测试仪，介绍其原理与组成，以及配套开发的控制软件、数据采集软件、数据处理软件的功能和使用方法。
使用所开发的仪器进行现场实测，测试结果表明，该设备及配套软件完全达到预期性能指标，能够在今后对外开展岩土热响应试验的工作。
关键字热响应试验；岩土热物性；地源热泵；现场测试1 引言地埋管地源热泵是利用地下常温土壤相对稳定的特性，在投入少量高温能源的基础上，通过埋在地下的换热器与大地进行冷热交换，实现供冷供热的目的。
冬季，地源热泵提取大地中的低位热能向建筑物供热，同时在土壤中储存冷量，以备夏用；夏季，将建筑物中的热量转移到地下，实现供冷，同时在土壤中储存热量，以备冬用。
所以，地源热泵技术是一项高效节能、有利于环境保护和可持续发展的空调冷热源技术[1]。
地下岩土热物性参数是设计地源热泵系统地埋管换热器的基础数据。
目前，国内许多单位在实际的地源热泵系统设计中，简单的按照每延米换热量来进行地埋管换热器的设计，随着对地源热泵系统研究及应用的不断深入，此方法的弊端逐渐显露出来，如无法确定机组在峰值负荷下的运行参数，也就不能选取合适的机组来匹配地埋管换热器系统，无法判断地下吸、放热的不平衡对系统造成的影响，此方法不但给地源热泵系统的长期稳定运行埋下了很多隐患，而且还往往增加了系统的初投资。
Kavanaugh[2]的研究表明，当地下岩土体的导热系数有10%的偏差时，设计的地下埋管换热器长度偏差为4.5%~5.8%。
所以准确测试岩土热物性参数已成为地埋管换热器设计的关键问题。
国标《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005（2009年版）提出了一套进行岩土热响应试验的方法[3]，本文介绍了根据规范要求研制的岩土热响应试验测试仪，以及相关的数据采集和数据处理软件的功能，并应用该测试仪进行了现场测试，对测试数据进行了分析。
2 测试仪原理与功能图1为测试仪原理图。
该测试仪主要由电加热器、循环水泵、温度传感器、压力传感器、电磁流量计、电量变送器和电压控制模块以及数据采集和控制系统组成。
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图 １ 热 响 应 试 验 装 置 示 意 图 （据 自 文 献 ［５］） Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｅｓｔ
ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（ｆｒｏｍ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［５］）
试单位没有将仪 器 送 检，测 试 精 度 无 法 保 证。 针 对 １．２ 热响应测试方法
关 键 词 ：地 源 热 泵 ；现 场 热 响 应 试 验 ；岩 土 热 物 性 ｄｏｉ：１０．１３２７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｊｕｅｓｅ．２０１４０５２０３ 中 图 分 类 号 ：Ｐ３１４ 文 献 标 志 码 ：Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｗｉｔｈ Ｉｎ－Ｓｉｔｕ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ
泵系统 工 程 相 关 技 术 规 范［３］，对 于 应 用 建 筑 面 积
５ ０００ｍ２ 以上的地埋 管 地 源 热 泵 工 程，应 进 行 地 下
岩土现场热响应试。
目前我国有关地源热泵的现场热响应试验不够
规 范 ，主 要 表 现 在 ：１）相 当 部 分 应 该 做 现 场 热 响 应 试 验 的 项 目 未 做 ；２）部 分 试 验 方 法 不 规 范 ；３）现 场 热 响 应试验设备不规范 。 ［４］ 现场热响应试验设备应 具 备 有 效 期 内 的 检 验 合 格 证 、校 准 或 测 试 证 书 ，但 部 分 测
温由温度监测装置采集，流量由流量测试装置测量， 型 。 ［６－７］ 对该模型做如下假设：埋管换热器周 围 岩 土
最终通过数据采集 自 控 系 统 将 进、出 水 温 度 和 流 量 体为半无限大传热介质，并且初始温度相同，热物性
实 时 采 集 、显 示 并 保 存 。
不 随 温 度 的 变 化 而 变 化 ；将 热 交 换 孔 看 作 线 热 源 ，忽
源，循环水作为热媒，热媒水流入储水箱后经电加热 ２ 岩土导热系数的分析方法
器 加 热 ，流 入 埋 在 地 下 的 地 埋 管 地 源 热 泵 系 统 中 ，与
热响应试验测试常用的传热模型一般为简化的
岩土进行热量交 换，最 后 返 回 水 箱。 循 环 期 间 的 水 恒热流 稳 态 传 热 模 型，本 次 试 验 数 据 采 用 线 源 模
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄ ｓｏｕｒｃｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ；ｉｎ－ｓｉｔｕ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｅｓｔ；ｓｏｉｌ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
０ 引 言
岩土导热系数是地埋管地源热泵系统设计中的
重要参数 。 ［１］ 若获得的岩土导热系数与实际发 生 偏
差 ，会 产 生 地 埋 管 地 源 热 泵 系 统 设 计 总 长 度 的 偏 差 。
储水箱、测试循环 水 泵、温 度 监 测 装 置、流 量 测 试 装 １，参数见表２。该孔前期做了大量 的 现 场 热 响 应 试
置、数据采 集 自 控 系 统 等 构 成 （图 １）。 测 试 系 统 与 验，其导热系数为２．０～２．８ Ｗ／（ｍ·℃）。
地埋管连接，构 成 闭 式 水 循 环。 循 环 水 泵 作 为 动 力
１６０３
ｗｉｔｈ ｓｔｅａｄｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｖａｌｕｅ ｉｓ ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅｓ ｎｏｔ ｕｓｅｄ （０．０－１２．０ｈ）．Ｉｔ ｉｓ ａｌｓｏ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅｓ ｎｏｔ ｕｓｅｄ （＞１２．０ｈ）．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ｓｔａｎｄａｒｄ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅｓ ｎｏｔ ｕｓｅｄ （＞１２．０ｈ），ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｘ ｕｎｉｔｓ ａｒｅ ａｌｌ ｗｉｔｈｉｎ ２．２－２．８ Ｗ／（ｍ ·℃），ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ．
测试仪，向测 试 井 内 输 送 恒 定 的 热 流，持 续 运 行 ２４ ～７２ｈ，根据测 试 仪 采 集 到 温 度、流 量 等 数 据，利 用
１．１ 热 响 应 试 验 装 置
相关传热模型计算地层的综合热传导系数。本次研
热 响 应 试 验 装 置 主 要 由 功 率 可 调 的 加 热 装 置、 究选择已有的浅层 地 温 能 测 试 孔，测 试 孔 岩 性 见 表
略 钻 孔 几 何 尺 寸 ，并 且 不 考 虑 竖 直 方 向 上 的 热 传 导 。
１６０４
吉 林 大 学 学 报（地 球 科 学 版） 第４４卷
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｉｎ－ｓｉｔｕ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｅｓｔ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｃｋ ｏｆ ｕｎｉｆｉｅｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ，ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｉｎ－ｓｉｔｕ ｔｅｓｔ ｈａｖｅ ｕｎｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｏｕｒ ｍａｉｎ ａｉｍ ｉｓ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔｓ．Ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｉｎ－ｓｉｔｕ ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ａ ｓｐｅｃｉａｌ ｔｅｓｔ ｗｅｌｌ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｅｒｒｏｒ，ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｅｓｔｓ ｓｈｏｕｌｄ ｎｏｔ ｂｅ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １０ｄａｙｓ ａｎｄ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｅｖｅｎｔｅｄ ｆｒｏｍ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｍｅｄｉａ（ｅｘｃｅｐｔ ｆｏｒ ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）．Ｆｏｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｅｓｔｓ ｗｉｔｈ ｓｔｅａｄｙ ｉｎｐｕｔ ｐｏｗｅｒ，ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅｓ ｎｏｔ ｕｓｅｄ（１．０－１２．０ｈ）．Ｏｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｈａｎｄ，ｆｏｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｅｓｔｓ
Ｌｉｕ Ｃｈｕｎｌｅｉ １，Ｗａｎｇ Ｇｕｉｌｉｎｇ１，Ｗａｎｇ Ｗａｎｌｉ １，Ｌｉｎ Ｗｅｎｊｉｎｇ２
１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｇｅｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００６１，Ｃｈｉｎａ ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ
１６３．ｃｏｍ 通 信 作 者 ：蔺 文 静 （１９７８— ），男 ，副 研 究 员 ，博 士 ，主 要 从 事 水 文 地 质 和 地 热 地 质 研 究 工 作 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｗｅｎｊｉｎｇ＠ｍｓｎ．ｃｏｍ。
第 ５ 期 刘 春 雷 ，等 ：基 于 现 场 热 响 应 测 试 方 法 的 地 下 岩 土 热 物 性 分 析
基于现场热响应测试方法的地下岩土热物性分析
刘春雷１，王贵玲１，王婉丽１，蔺文静２
１．中 国 地 质 科 学 院 水 文 地 质 环 境 地 质 研 究 所 ，石 家 庄 ０５００６１ ２．中 国 地 质 大 学 （北 京 ）水 资 源 与 环 境 学 院 ，北 京 １０００８３
摘要：目前获取导热系数的主要方法是 现 场 热 响 应 试 验，但 该 方 法 缺 乏 统 一 的 技 术 标 准，导 致 计 算 结 果可比较性差，难以应用。笔者开展了不同热响应试验设备的原位热 物 性 测 试 系 列 试 验，分 析 了 测 试 与 数 据处理方法对测试结果的影响，探讨了试 验 过 程 中 需 要 注 意 的 问 题。 结 果 显 示：为 减 少 试 验 误 差，两 次 热 响应试验测试的时间间隔不应少于１０ｄ；应尽量避免循环水与岩土介质以外的 其 他 介 质 产 生 热 量 交 换；对 于 恒 热 流 热 响 应 试 验 ，导 热 系 数 值 与 舍 弃 时 间 （１．０～１２．０ｈ）成 正 相 关 关 系 ；而 对 于 定 进 回 循 环 水 温 差 的 热 响应试验，导热系数值与舍弃时间（０．０～１２．０ｈ）成负相关关系；舍弃时间大于１２．０ｈ时，导 热 系 数 变 化 趋 于 稳 定 。 按 统 一 标 准 舍 弃 前 １２．０ｈ 的 测 试 数 据 进 行 导 热 系 数 计 算 ，６ 家 单 位 的 导 热 系 数 计 算 值 都 在 ２．２～ ２．８ Ｗ／（ｍ·℃）范围内，测试结果合理可靠。
第４４卷 第５ ２０１４ 年 ０９ 月
期
吉 林 大 学 学 报（地 球 科 学 版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
ＶｏＳｌｅ．ｐ４４．２ ０Ｎ１４ｏ ．５
刘春雷，王贵玲，王婉丽，等．基于现场热 响 应 测 试 方 法 的 地 下 岩 土 热 物 性 分 析 ．吉 林 大 学 学 报：地 球 科 学 版，２０１４，４４（５）： １６０２－１６０８．ｄｏｉ：１０．１３２７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｊｕｅｓｅ．２０１４０５２０３． Ｌｉｕ Ｃｈｕｎｌｅｉ，Ｗａｎｇ Ｇｕｉｌｉｎｇ，Ｗａｎｇ Ｗａｎｌｉ，ｅｔ ａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｗｉｔｈ Ｉｎ－Ｓｉｔｕ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ，２０１４，４４（５）：１６０２－１６０８．ｄｏｉ：１０．１３２７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｊｕｅｓｅ．２０１４０５２０３．