[发明专利]一种半无限空间冻结黏土导热系数测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种半无限空间冻结黏土导热系数测试装置，包括第一低温供水水域装置、第二低温供水水域装置、内恒温箱(1)、土体(2)、外恒温箱(4)，其特征在于：所述内恒温箱(1)、土体(2)、外恒温箱(4)均为圆环柱状结构，且土体(2)的内侧壁与内恒温箱(1)的外侧壁贴合，土体(2)的外侧壁与外恒温箱(4)的内侧壁贴合；所述土体(2)的内部沿着圆周方向等间距的插装有冻结管(3)，所述第一低温供水水域装置与外恒温箱(4)连通，所述第二低温供水水域装置与内恒温箱(1)连通。

2.根据权利要求1所述的一种半无限空间冻结黏土导热系数测试装置，其特征在于：所述第一低温供水水域装置、第二低温供水水域装置结构相同，均包括低温冷水域(11)、加热管(12)、电磁阀(13)、冷凝器(14)、压缩机(15)、水泵(16)，加热管(12)安装在低温冷水域(11)内，压缩机(15)的输出端依次通过管路与冷凝器(14)、电磁阀(13)串接并接入到低温冷水域(11)内，再从低温冷水域(11)内通过管路接入到压缩机(15)的输入端；第一低温供水水域装置的低温冷水域(11)的输出端与水泵(16)通过管路串接后接入到外恒温箱(4)上，第一低温供水水域装置的低温冷水域(11)的输入端通过管路接入到外恒温箱(4)上；第二低温供水水域装置的低温冷水域(11)的输出端与水泵(16)通过管路串接后接入到内恒温箱(1)上，第二低温供水水域装置的输入端通过管路接入到内恒温箱(1)上。

3.根据权利要求1所述的一种半无限空间冻结黏土导热系数测试装置，其特征在于：所述冻结管(3)的轴线方向与土体(2)的轴线方向平行。

4.根据权利要求1所述的一种半无限空间冻结黏土导热系数测试装置，其特征在于：所述土体(2)包括圆环状结构的石蜡层(5)、包裹在石蜡层(5)外侧壁上的圆环状结构的冻结黏土层(6)，石蜡层(5)的内壁、外壁上分别对应安装有第一电热偶测温端(7)、第二电热偶测温端(8)，所述冻结黏土层(6)的内壁、外壁上分别对应安装有第三电热偶测温端(9)、第四电热偶测温端(10)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种半无限空间冻结黏土导热系数测试装置的测试方法，其特征在于：所述测试方法步骤如下：

第一步：开动两个循环冷浴即第一低温供水水域装置、第二低温供水水域装置，分别设定冷淋循环液温度为-10℃和-25℃；

第二步：冷浴循环液达到要求温度后再运行8h，开始测温，每隔10min测定一次标准试样和冻土试样两侧壁面的温度，并记录；当各点的温度连续三次测得的差值效益0.1℃时，试验结束；

第三步：采用以下公式计算计算冻结黏土导热系数：

式中，λ为冻结黏土导热系数；

λ₀为石蜡的导热系数；

Δθ为冻结黏土层6的两壁面温差；

Δθ₀为石蜡层5的两壁面温差。