地温能提取诱发土体非饱和特性研究

发布时间：2021-10-14 09:03

　　地温能是一种新型绿色的能源,在最近几年得到广泛的发展,主要利用地埋管和能源桩来提取,但是伴随着地温能的提取,根据工程实际监测结果显示,系统运行改变了其周围温度场和湿度场的分布,可能诱发一定范围内土体饱和度的变化。众所周知,在一定深度内,土体受大气环境的影响,温湿度随深度也都在变化,而大多数的工程建设涉及的都是非饱和土。因此有必要探究这一变化下土体的变形特征。本文对非饱和土特性开展的研究主要通过室内实验手段,主要包括PEG控制吸力实验,DVS实验,压汞实验和吸力控制下的固结实验。所利用实验材料为粘性土,探究不同吸力下的非饱和土特性；低吸力100KPa,200 KPa,400 KPa,800 KPa和高吸力1.5MPa,3MPa, 6MPa,8MPa,9MPa下非饱和土的表现。论文初步得到了,不同初始含水量下的非饱和土的土水特征曲线变化规律研究,随着吸力的增加,含水量逐渐减少,孔隙比减少,饱和度减少；在吸力控制下其干燥曲线位于湿润曲线之上,质量随着相对湿度的减少而变小；不同含水量和不同吸力控制下其孔径累积分布曲线和孔径密度函数曲线的变化特征,实验结果表明土样有两组优势孔径,分别为12nm和... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
第二章 地温能提取诱发地层温湿度变化
    2.1 地温能提取诱发的围岩温度变化
        2.1.1 原位监测系统的布设
        2.1.2 监测资料分析
            2.1.2.1 热响应测试数据分析
            2.1.3.2 地温场监测数据分析
            2.1.3.3 地源热泵运行温度场分析
    2.2 地温能提取诱发的湿度场变化
    2.3 温湿度迁移诱发的吸力变化
    2.4 本章小结
第三章 温湿度改变引起土质吸力变化与控制方法
    3.1 吸力简介
    3.2 吸力控制制方法
        3.2.1 蒸汽压平衡法
        3.2.2 渗析法
        3.2.3 与其他吸力控制技术的比较
    3.3 吸力控制下的固结实验
        3.3.1 渗析法吸力控制固结实验仪器
        3.3.2 控制相对湿度吸力固结实验仪器
第四章 吸力控制下非饱和土体变形特性实验研究
    4.1 非饱和土的结构
        4.1.1 粘土的结构构造
        4.1.2 非饱和土的微观结构探究
        4.1.3 非饱和土显微结构构造的表征方法
    4.2 实验土样液塑限和比重
    4.3 土水特征曲线研究
        4.3.1 简介
        4.3.2 渗透吸力控制方法
            4.3.2.1 材料准备和实验步骤
            4.3.2.2 实验结果和讨论
        4.3.3 控制相对湿度法
            4.3.3.1 实验仪器和原理简介
            4.3.3.2 实验结果和讨论
    4.4 微观孔隙研究-压汞实验
        4.4.1 孔隙分布简介及测量方法
            4.4.1.1 解吸附水法
            4.4.1.2 氮吸附法
        4.4.2 压汞实验原理和仪器
            4.4.2.1 简介
            4.4.2.2 压汞实验原理
        4.4.3 压汞材料准备
        4.4.4 实验结果和讨论
            4.4.4.1 孔隙分布孔隙密度函数
            4.4.4.2 不同初始含水量粘土压汞曲线
            4.4.4.3 不同吸力值粘土压汞曲线
        4.4.5 压汞实验的限制
    4.5 宏观力学特性研究.吸力控制下的固结实验
        4.5.1 原理和仪器简介
        4.5.2 实验材料和加载路径
            4.5.2.1 实验材料
            4.5.2.2 加载路径
        4.5.3 实验处理方法
        4.5.4 实验结果和讨论
            4.5.4.1 低吸力实验结果
            4.5.4.2 高吸力实验结果
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]能源地下工程的概念、应用与前景展望[J]. 夏才初,曹诗定,王伟.  地下空间与工程学报. 2009(03)
[2]浅层地热能勘查评价[J]. 韩再生,冉伟彦,佟红兵,刘志明.  中国地质. 2007(06)
[3]南京地区水源热泵空调系统应用前景分析[J]. 童艳,尤朝阳,邱祖林,阎丽萍.  流体机械. 2005(03)
[4]非饱和土抗剪强度的温度性质[J]. 高燕希,冯战,郑健龙.  长沙交通学院学报. 2002(04)



本文编号：3435860