本發明提供一種適用于飽和砂質凍土的導熱系數計算方法，該方法包括步驟有計算干密度為ρ_d的飽和砂質凍土換算飽和砂質凍土中土骨架的體積；依據未凍水測試試驗確定干密度為ρ_d的飽和砂質凍土的未凍水含量；確定飽和砂質凍土中的冰體體積含量；分別計算飽和砂質凍土中土骨架、未凍水、冰體所占飽和砂質凍土的體積比；計算飽和砂質凍土的導熱系數λ。本發明的效果是該方法具備直觀、計算便捷等特征，為計算飽和砂質凍土的導熱系數提供一種便捷手段。通過對此計算和實測對比，該計算方法對于砂質凍土導熱系數的預測誤差在4.31％以內。誤差精度的提高能夠最大限度提升凍土導熱系數計算精度，為凍土工程中的溫度場預測提供便利。

技術領域

本發明屬于凍土工程領域的導熱系數計算領域，特別是一種適用于飽和砂質凍土的導熱系數方法，計算可用于飽和砂質凍土的導熱系數計算。

背景技術

導熱系數是影響土體溫度場分布的重要因素，是土體最重要的熱遷移性質。飽和凍土是由土、水、冰體組成的三相體，不同負溫下的未凍水含量不同，導致了凍土在不同凍結時刻的導熱系數存在明顯差異。研究凍土導熱系數隨其未凍水含量變化的規律，是進行土體熱遷移性質確定的關鍵。由于凍土的易擾動特性，導熱系數測試的精度難以保證。在凍結法施工過程中，確定凍土的導熱系數，對溫度場的設計和施工具有重要價值。

常規的確定凍土導熱系數的方法有實測法、理論計算法和擬合公式法。研究表明，實測法易受凍土的擾動特性影響，難以滿足導熱系數與其他熱參數之間的收斂特性。因土體碎散及各向異性特性，既存的理論計算法在飽和砂質凍土的導熱系數估算中存在較大差別。專利號201510195398.3公布一種不同質地凍土的導熱系數計算方法，該公式在考慮多因素的情況下擬合獲取，實施過程中存在較大離散性，在人工凍結法的使用中易造成土體的過大凍脹融沉，一定程度上影響結構的耐久性和穩定性。因而，迫切需要一種簡潔、直觀的飽和砂質凍土的導熱系數計算方法，這對提升凍土工程的溫度場預測精度具有重要意義。

發明內容

本發明目是提供一種適用于飽和砂質凍土的導熱系數計算方法，以實現飽和砂質凍土導熱系數的直接計算，且該方法具備直觀、計算便捷等特征，以便于飽和砂質凍土導熱系數的直接確定。

為實現上述目的，本發明提供一種適用于飽和砂質凍土的導熱系數計算方法，該方法包括以下步驟：

1)干密度為ρ_d的飽和砂質凍土依據式(1)換算飽和砂質凍土中土骨架的體積含量V_s，式(1)為：

式中，V_s為飽和砂質凍土中土骨架的體積含量；ρ_d為飽和砂質凍土的干密度；d_s為飽和砂質凍土中土骨架的相對密度；V為飽和砂質凍土的總體積；

2)依據未凍水測試試驗確定干密度為ρ_d的飽和砂質凍土的未凍水含量W_u，依據式(2)計算飽和砂質凍土中未凍水的體積含量V_u，式(2)為：

V_u＝ρ_wW_u (2)

式中，V_u為飽和砂質凍土中未凍水的體積含量；ρ_w為水的密度；W_u為飽和砂質凍土的未凍水含量；

3)依據式(3)確定飽和砂質凍土中的冰體體積含量V_i，式(3)為

V_i＝1.1(V-V_s-V_u) (3)