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物探与化探  2018, Vol. 42 Issue (4): 851-856    DOI: 10.11720/wtyht.2018.1505
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岩土热物性测试线热源计算误差分析
郭文建
山东省第五地质矿产勘查院,山东 泰安 271000
The error analysis of ground thermal properties based on linear heat source model
Wen-Jian GUO
No. 5 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Tai'an 271000, China
全文: PDF(1037 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

在垂直地埋管现场热物性测试中,计算岩土体综合热物性参数时一般采用线热源的简化解析式,求解综合热导率和钻孔热阻。这种方法在各种测试条件下会产生不同程度的误差。通过传热数值计算方法,研究了循环介质流量、加载功率、两次测试的间隔时间、测试设备性能、测试孔深度、回填材料热导率、岩土体中水渗流情况、地温梯度对综合热导率和钻孔热阻误差的影响。以传热数值计算结果为基础,提出了降低线热源计算误差的方法:根据测试条件选择相对合理的测试参数;对系统误差采用模型经验修正法予以消除,或改用完善的数值计算方法求解。

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郭文建
关键词 热物性测试线热源测试条件误差分析    
Abstract

In the in-situ test of ground thermal properties for vertical tubes, simplified analysis method is frequently applied to calculating the thermophysical parameters of rock and soil mass. Integrated thermal conductivity and borehole thermal resistance are worked out then. This method may result in different levels of error under variable test conditions. In this paper,based on the heat transfer numerical method,the authors studied the main factors that influence the thermal conductivity and the borehole thermal resistance accuracy, such as circulation medium flow rate, loading power, interval between two tests, performance of test equipment, depth of test holes, thermal conductivity of backfill material, seepage in rock and soil mass, and geothermal gradient. Based on the calculation results of heat transfer, the authors put forward methods for reducing the calculation error of linear heat source:Selecting relatively reasonable test parameters according to the test conditions, eliminating the system error by the model experience correction method or using improved numerical models.

Key wordsground thermal properties    linear heat source model    test condition    error analysis
收稿日期: 2017-11-07      出版日期: 2018-08-03
:  P631  
作者简介: 郭文建(1972-),男,山东泰安人,物探工程师,主要从事地球物理勘查工作。Email:guowenjian2009@163.com
引用本文:   
郭文建. 岩土热物性测试线热源计算误差分析[J]. 物探与化探, 2018, 42(4): 851-856.
Wen-Jian GUO. The error analysis of ground thermal properties based on linear heat source model. Geophysical and Geochemical Exploration, 2018, 42(4): 851-856.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2018.1505      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2018/V42/I4/851
项目 单位 典型数值 扩展 工程常用
钻孔直径 m 0.15 0.14~0.2
钻孔深度 m 100 20~200 50~120
管道外径 mm 32 25~32
管道内径 mm 26 20~26
管道形式 单U 单U\双U
管间距 m 0.06 0.04~0.1
恒温层深度 m 5 5~20
地温梯度 ℃/100m 4 2\4 2~6
地层综合热导率 W/(m·℃) 2 1~3
地层体积热容 MJ/(m3·℃) 2 1.5~3
回填材料热导率 W/(m·℃) 2 1\2.8 1~3
回填材料体积热容 MJ/(m3·℃) 2 1.5~3
管内流量 m3/h 1 0.5~2 0.5~2
恒加载功率(夏) kW 3.5 1.75~~7 2~7
恒加载功率(冬) kW -3.5 -1.75~-7 -2~-6
  数值计算模型参数
  3种流量在不同深度时的热导率
  3种流量在不同深度时的钻孔热阻
  6种加载功率在不同深度时的热导率
  3种储水温度在不同储水量时的热导率
  重复试验方式在不同间隔时间的热导率
  不同钻孔回填材料时的热导率
  2种地温梯度下各层的功率变化
  2种地温梯度下不同深度测试孔的分层热导率
  不同渗透系数时的热导率
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