岩溶地区地源热泵地埋管回填料的导热性能与抗冲刷研究

来源 :广西大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:puhongzhi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
岩溶地区地源热泵地埋管回填料的选择有其特殊性。本课题主要以南方岩溶地区地源热泵地埋管的回填材料作为研究对象,通过对桂林理工大学地源热泵工程中地埋管实际回填的材料进行导热性能测试及抗冲刷模拟试验,来分析和验证工程实际中选择回填料的可行性。在岩溶地区,由于地表水的渗入和地下水的长期作用,地下岩层中发育着各种大小不一的溶洞,地下水穿梭分流于其中。桂林理工大学地源热泵工程在竖直钻孔时穿过地下过水溶洞,在回填过程中发现以砂子和膨润土混合的回填料极易被地下水冲刷带走,造成大量的回填材料流失,阻断了溶洞上下两部分回填材料的联接,砂子与膨润土不能快速凝结保护地埋管及起到传热作用。根据工程经验,施工方选择以石粉替代砂子作为回填材料进行钻孔回填,通过现场施工情况来看,以石粉添加膨润土的混合材料回填,达到了一定的预期效果,表明石粉与膨润土的回填料在岩溶地下水的不断冲刷下能较快速的凝结成堆保护地埋管,使回填过程顺利完成。但以石粉和膨润土为回填料是否能真正且长期经受住地下水的冲刷,以及具有优于砂子和膨润土的导热性能,还有待进一步的研究。本文即是对石粉和膨润土与砂子和膨润土分别作为回填材料时的一个对比,通过室内导热性能的测试及抗冲刷试验,结合石粉本身的特殊性能,来评判石粉是否适合于岩溶地区地源热泵特殊地质条件下的回填。首先,通过土壤热特性分析仪对砂子和膨润土、石粉和膨润土分别作为回填料时进行导热性能的测量比较,发现石粉和砂子一样具有很好的热导率、容积热容及热扩散率;石粉添加膨润土作为回填料时导热系数达2.127W/(m·k);石粉与砂子的性质相近,具有与砂子相同的热物性变化趋势,热导率随干密度以及含水率的增加而增大。石粉是一种具有很好导热性能的回填材料。其次,从实验的拌合料及制样所能达到的干密度来看,在相同的水量添加下,石粉具有明显好于砂子的流动度及胶结性能;石粉在遇水后具有的可压缩性比砂子高很多,密实度更大,保水性能更好。第三,鉴于石粉遇水后具有很好的吸水、粘结及可压缩性能,在石粉和膨润土中掺加一定量的砂子进行测试,试验结果证明石粉加砂子加膨润土的回填料具有更高的导热系数,导热系数可达2.600W/(m·k)以上,具有很好的传热效果,容积热容达到2.5OO[MJ/(m3·k)]以上,热扩散率在0.600~0.900[mm2/s]之间变化。石粉加砂子加膨润土的回填料密实度大、渗透性小、吸水性及黏结性好,不失为一种很好的回填料,推荐的配比为砂子、石粉、膨润土、水:50%、30%、5%、15%。第四,石粉回填料在含水率w=18.81%~19.86%的区间内,热导率达到峰值,则回填料的含水率控制在18.0%~20%之间,可获得最好的传热效果。最后,通过自制的水槽冲刷装置来模拟岩溶地下水流对石粉作为回填料的冲刷过程,经由三种流速下的四种冲刷现象及冲刷量可知,在冲刷过程中,只有极少量填料颗粒被水流带走,冲刷量均不超过试样总重量的5%。石粉的回填料具有很好的抗冲刷能力,适合作为岩溶地区的钻孔回填材料。
其他文献
吹填土是一种特殊的人工土,其固结时间较长,具有十分明显的流变特性。吹填土作为地基会出现后期沉降过大,承载力不足等问题,严重的会导致地基不均匀沉降,地面开裂,建(构)筑物倾斜甚至
引黄渠道的泥沙淤积问题是当今水工程界极为关注并致力于研究解决的重要问题。本文以内蒙古镫口引黄扬水灌区总干渠为研究对象,分别对2012年和2013年四个灌水期泵站开、停泵时