[发明专利]基于冻土导热系数的未冻水含量计算方法

摘要

本发明提供一种基于冻土导热系数的未冻水含量计算方法，该方法包括测定干密度为ρ_d的饱和冻土试样在负温下的导热系数λ，将该土试样烘干后测定干土试样在负温下的导热系数k_s；换算干密为ρ_d；冻土中的土骨架占总体积的比重；计算冻土中未冻水占冻土的体积比；冻土中的土骨架、冰体占总质量的比重；计算冻土中未冻水含量W_u。本发明的效果是该方法具备直观、计算便捷等特征，为计算冻土未冻水含量提供一种手段。通过对比计算和实测值，该计算方法的预测误差在12.2％以内。精度的提高能够最大限度提升冻土未冻水含量的计算精度，为冻土工程中的温度场计算提供便利。

主权项

1.一种基于冻土导热系数的未冻水含量计算方法，该方法包括以下步骤：1)测定干密度为ρ_d的饱和冻土试样在负温下的导热系数λ，将所述饱和冻土试样烘干后测定在负温下的导热系数k_s；2)依据式(1)换算步骤1)中所述干密度为ρ_d的饱和冻土试样中土骨架的体积含量V_s，式(1)为：式中，V_s为饱和冻土试样中土骨架的体积；ρ_d为饱和冻土试样的干密度；d_s为饱和冻土试样中土骨架的相对密度；V为饱和冻土试样总体积；3)饱和冻土试样中土骨架占饱和冻土试样的体积比依据式(2)计算，式(2)为式中，V_s为饱和冻土试样中土骨架的体积；V为饱和冻土试样的总体积；4)依据式(3)计算未冻水占饱和冻土试样的体积比，式(3)为式中，p_S为饱和冻土试样中土骨架占饱和冻土试样的体积比；k_s、k_w、k_i分别为饱和冻土试样中土骨架、水、冰体的导热系数，其中k_s依据步骤1)测试得到；5)饱和冻土试样中土骨架、冰体占饱和冻土试样的质量比分别依据式(4)和式(5)计算得到，式(4)和式(5)为6)饱和冻土试样中未冻水含量W_u依据式(6)计算，其中式(6)为：式中，m_S、m_i分别为饱和冻土试样中土骨架、冰体占饱和冻土试样的质量比；ρ_i、d_s分别为冰体的密度和饱和冻土试样中土骨架的相对密度；p_w为未冻水占饱和冻土试样的体积比，依据式(3)计算得到。