摘要：为满足浅层地温能资源勘查与能源地下结构等领域的精确设计和高质量发展要求,提出了能够精确、高效获取土层力学和热物性参数的新型温度静力触探测试(T-CPT)技术,并介绍了一种CUMT加热型温度静力触探装置和测试流程。考虑到现场原位试验结果的影响因素复杂,为探究单一因素对温度静力触探试验的影响规律并分析其贯入-传热机理,设计了一系列T-CPT室内模型试验方案。通过T-CPT室内模型试验,研究了探头加热时间和贯入深度对T-CPT加热效率和热物性参数解译的影响以及土样密实度和含水率对探头贯入锥尖阻力的影响规律。试验结果表明,试验中加热时间在120 s左右时,探头的加热效率最佳;当探头贯入较大深度时,土体更密实,反演的导热系数也更大;此外,密实度越高的土体贯入阻力增大,而含水率升高会适当降低贯入阻力。

摘要：温度静力触探是一种新型原位测试方法,可同时获取土体的力学和热学参数,为浅层地温能资源勘查提供技术保障。为研究温度静力触探的贯入与传热机理,通过离散元数值模拟实现了离散元模型的建立和试样的力学和热学参数标定。研究分析了贯入过程中的贯入阻力变化、土体应力场、位移场及位移路径;获得了加热-散热过程中探头加热段与隔热段的温度响应规律以及土体温度场演化,并与室内模型试验进行了对比分析。采集的温度变化曲线通过数据解译反演得到了土体的导热系数,为温度静力触探的贯入-传热机理研究及工程应用奠定了理论依据。研究结果表明:贯入过程中,贯入阻力随深度的增加而增加,且土体颗粒位移范围在距锥身B/2内;传热过程中,探头加热60 s,加热段实现了5.5℃的升温;在加热和散热的初期,探头的温度变化最快,与实验结果相同;利用探头散热温度所反演导热系数为0.330 W/(m·K),误差为6.5%,优于加热数据反演结果。