Page 64 - 2023年第54卷第3期

热系数的影响较小。
表 ３ 国内部分地区分散性黏土有机质含量 ［１２］

地理位置 有机质含量?％ 数据来源
黑龙江大庆地区 ０．５８～１．１０ 中国水利水电科学研究院
吉林西部地区 ０．０３～１．５５ 吉林大学
新疆西郊水库 ０．３４～０．６３ 西北农林科技大学
青海、宁夏、陕西 "０．５０ 西北农林科技大学

２．２．３ 含水率和孔隙率（干密度）的影响 含水率是影响分散性黏土导热系数的非常重要的因素。水在
土体内部一般以气态、液态和固态的形式存在，不同形态的水导热系数相差较大，因此也影响了分散
性黏土在常温和冻结状态下的导热系数。
不同于非分散性黏土，含水率影响分散性黏土的导热系数更多体现在饱和浸水状态下。表 ４为大
庆地区分散性黏土部分化学成分含量，分散性黏土内部含有大量可交换钠离子，在饱和浸水状态下，
可交换钠溶于水中而使得土体结构发生破坏，土颗粒逐渐处于分散状态，土体内部所含的胶体颗粒悬
浮于水中，土体处于泥浆状，如图 １所示。因此完全饱和浸水状态下的分散性黏土导热系数计算模型
不能简单套用非分散性黏土的导热系数模型。空气和固体矿物的导热系数相差巨大，因此孔隙率（干
密度）对分散性黏土导热系数影响很大。

表 ４ 分散性黏土的部分化学成分含量 （单位：ｍｇ?ｋｇ）
阴离子 阳离子
易溶盐
２ － － － ２ － ２ ＋ ２ ＋ ＋ ＋
ＣＯ ３ ＨＣＯ ３ ＣＬ ＳＯ ４ Ｃａ Ｍｇ Ｋ Ｎａ
９．５ １１０．１ ２４３．２ ４６４．０ ８９．８ ５４．４ ４０．１ １１３１．８ ３８１５

２．２．４ 温度和冻融循环的影响 温度对分散性黏土导热系数影响主要体现在负温冻结上，冰与水之间
的导热系数相差 ４倍左右，不同温度下未冻结水含量不同，因此温度是影响分散性黏土导热系数的一
个因素。冻融循环影响分散性黏土导热系数主要体现在冻融对分散性黏土土体结构的影响，但是相较
于含水率、干密度、温度等因素影响小的多。
综合以上分析研究，可以将矿物成分、含水率、孔隙率（干密度）、温度作为影响分散性黏土导热
系数的影响因素。本研究也重点分析研究这几个因素对分散性黏土导热系数的影响并据此建立分散性
黏土导热系数预测方法，该预测方法参数合理且容易通过实验室获取。

３ 试验装置及试验方案

３．１ 试验装置 本试验采用 ＡｐｐｌｉｅｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎ公司生产的 ２１１４
型导热系数仪进行测量分散性黏土的导热系数。该设备提供探
针式和平板式两种探头，本试验采用探针式探头。该试验方法
是一种热 线 法 非 稳 态 测 定 方 法，具 有 测 量 时 间 短、精 度 较 高、
测试设备便携且直接读取测量值以及适用范围较高等优点。测
量中探针施加恒定的热功率并且均匀地向外放热，可以有效避
免水分迁移对导热系数测量的影响。该设备见图 ４所示，详细
参数见表 ５。为了减少测量装置对土体的热扰动影响，将测量土
样放置在自动温控恒温箱内保温，测量装置放置在恒温箱外侧。
且该设备测量时间短（约 １０ｍｉｎ），因此测量设备对土体的热扰
动可以忽略。 图 ４ 导热系数测量设备

４
— ３ １ —