Научно-методические основы исследования теплофизических свойств дисперсных грунтов

• Автор: Горобцов, Денис Николаевич
• Шифр специальности: 25.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ В ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ

1.1. Теплофизические свойства грунтов и их роль в инженерной геологии

1.2. Современная экспериментальная база для измерений теплофизических свойств

1.2.1. Измерения теплопроводности грунтов

1.2.2. Измерения температуропроводности и объемной теплоемкости

1.3. Практика получения расчетных характеристик теплофизических свойств грунтов в

инженерной геологии

Выводы

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

2.1. Метод оптического сканирования для определения теплофизических свойств грунтов
2.2. Метод и прибор линейного источника для определения теплопроводности песчаных грунтов
2.3. Адаптация методов оптического сканирования и линейного источника к изучению дисперсных грунтов
2.3.1. Оценка глубины зоны теплового возбуждения образцов грунтов при теплофизических измерениях методами оптического сканирования и линейного источника
2.3.2. Выбор параметров режима измерений методом оптического сканирования для обеспечения необходимого температурного режима грунтов
2.3.3. Зависимость систематической погрешности от выбранных параметров режима при измерениях методом оптического сканирования
2.3.4. Зависимость систематической погрешности от конечных размеров исследуемого образца при измерениях методом линейного источника
2.3.5. Особенности реализации метода оптического сканирования для определения теплофизических свойств песчаных грунтов
2.4. Метрологическое обеспечение измерений теплофизических свойств грунтов методом оптического сканирования
2.4.1. Методика выбора и подготовки стандартных образцов
2.4.2. Методика оценки и учета систематической погрешности при измерениях теплофизических свойств
2.5. Особенности измерений теплофизических свойств анизотропных образцов
2.6. Построение 2Т> распределений теплофизических свойств по площади образца грунта
2.7. Возможности использования аппаратуры оптического сканирования для измерений
в области низких теплопроводностей
Выводы
3. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВ
3.1. Методика определения теплофизических свойств дисперсных грунтов
3.1.1. Методика определения теплофизических свойств глинистых грунтов методом оптического сканирования
3.1.2. Методика определения теплофизических свойств песчаных грунтов с применением технологии оптического сканирования
3.1.3. Методика определения теплофизических свойств песчаных грунтов с применением технологии линейного источника
3.2. Результаты определения теплофизических свойств и показателей состава, состояния и физических свойств дисперсных грунтов Московского региона
3.2.1. Результаты определения теплофизических свойств глинистых грунтов
3.2.2. Результаты определения теплофизических свойств песчаных грунтов
Выводы
4. ОЦЕНКА ВЗАИМОСВЯЗИ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТАВА, СОСТОЯНИЯ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВ
4.1. Методика прогнозной оценки теплофизических параметров в зависимости от показателей состава, состояния и физических свойств дисперсных грунтов
4.2. Оценка взаимосвязи объемной теплоемкости с показателями состава, состояния и физических свойств глинистых грунтов Московского региона
4.2.1. Покровные отложения
4.2.2. Озерно-ледниковые отложения
4.2.3. Моренные отложения
4.2.4. Вся совокупность исследованных глинистых грунтов
4.3. Оценка взаимосвязи теплопроводности с показателями состава, состояния и физических свойств глинистых грунтов Московского региона
4.3.1. Покровные отложения

4.3.2. Озерно-ледниковые отложения
4.3.3. Моренные отложения
4.3.4. Вся совокупность исследованных глинистых грунтов
4.4. Оценка взаимосвязи теплофизических свойств и физических показателей песчаных
грунтов Московского региона
Выводы
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОМЕРЗАНИЯ И ПРОТАИВАНИЯ В СИСТЕМЕ ФУНДАМЕНТ-ГРУНТ
5.1. Инженерно-геологическая характеристика района
5.2. Определение теплофизических свойств грунтов основания и строительных материалов
5.3. Математическое моделирование теплового режима в основании и фундаменте.... 176 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

2) в отличие от методов измерений теплоемкости они реализуются только при наличии градиентов температур в исследуемых образцах;
3) методы измерения температуропроводности могут быть, как правило, реализованы без измерений теплового потока или количества теплоты.
Существует большое количество методов для измерения температуропроводности твердых тел. Они основаны на работе с образцами различной формы (плоский слой, полубесконечное тело, плоский слой в тепловом контакте с эталонным образцом), с различной формой источника теплоты (плоская, линейная, точечная, в виде круга), при различном во времени и в пространстве виде теплового воздействия, включая изменение по гармоническому закону теплового потока или температуры.
К группе иррегулярных методов относится один из наиболее популярных методов - метод Паркера [80] (flash-метод или метод лазерной вспышки). При реализации метода Паркера к поверхности образца в виде диска импульсно подводится порция теплоты, равномерно распределенная по поверхности; ведется наблюдение за изменением во времени температуры противоположной (тыльной) поверхности образца. Метод реализован в серийном промышленном исполнении, чем объясняется его широкое применение в исследовательской практике, особенно за рубежом. Приборы серии TS выпускаются японской фирмой Sinku-Riko. Последняя версия прибора - TS-7000: Laser Flash TS Termal Constants Analiser; температурный интервал: (-150... 1500) °C. Прибор ориентирован на исследование
материалов на образцах толщиной от долей до нескольких миллиметров.
Среди лабораторных вариантов развития метода есть вариант с использованием разностей температур поверхностей образца [79]. Две разности температур АТ] и АТ2 соответствуют моментам времени t|, t2 и не привязаны к ожидаемой равновесной температуре образца. Расчетная формула: