Page 71 - 2023年第54卷第3期

参数：初始含水率 ｗ、孔隙率 ｎ和温度 Ｔ的敏感度进行排序。由于参数交叉数量庞大，本文以土样
Ｗ２０Ｄ１．５３为基准进行分析比较。三个参数中，固定两个参数不变，第三个参数变化±２０％，通过模型
反算出导热系数模型预测值，计算结果如表 １０所示。
表 １０ 导热系数模型导热系数敏感性分析

变化参数 固定参数 １ 固定参数 ２ 导热系数 λ ?（Ｗ?（ｍ·Ｋ）） 备注
１．１１（ｗ ＝ １６％）
初始含水率：ｗ ＝ ２０％；
孔隙率（ｎ ＝ ４３．５４％） 温度（Ｔ ＝－ １０℃） １．３９（ｗ ＝ ２０％） Ｔ ＝－ １０℃时，κ ＝ ３．０
变化范围±２０％
１．４５（ｗ ＝ ２４％）
１．７６（ｎ ＝ ３４．８３％）
初始孔隙率：ｎ ＝ ４３．５４％；
含水率（ｗ ＝ ２０％） 温度（Ｔ ＝－ １０℃） １．３９（ｎ ＝ ４３．５４％） Ｔ ＝－ １０℃时，κ ＝ ３．０
变化范围±２０％
１．３２（ｎ ＝ ５４．６５％）
１．３５（Ｔ ＝－ ８℃） Ｔ ＝－ ８℃时，κ ＝ ２．８
温度：Ｔ ＝－ １０℃；
含水率（ｗ ＝ ２０％） 孔隙率（ｎ ＝ ４３．５４％） １．３９（Ｔ ＝－ １０℃） Ｔ ＝－ １０℃时，κ ＝ ３．０
变化范围±２０％
１．４３（Ｔ ＝－ １２℃） Ｔ ＝－ １２℃时，κ ＝ ３．５

通过表 １０发现，含水率变化±２０％时，导热系数变化－ ２０％～４．３％；孔隙率变化±２０％时，导热系
数变化－ ５％～２６．６％；当温度变化±２０％时，导热系数变化 － ２．９％～２．９％。通过计算分析可以得到参数
敏感性排序为：孔隙率 ｎ＞初始含水率 ｗ＞温度 Ｔ。需要指出的是孔隙率和初始含水率对模型预测结果
影响显著，但是温度并不能被忽略，这是因为从图 ６中能够发现当温度从正温到负温时，土体会发生
相变且受温度影响变化剧烈，因此温度对模型预测结果影响同样显著。

７ 结论

本文以我国东北地区水利工程中的分散性黏土为研究对象，指出了分散性黏土冻融循环破坏现
象，阐明影响分散性黏土导热系数的因素。通过系统试验阐明了土的导热系数与各影响因素之间关
系，建立了分散性黏土导热系数的预测方法，以期指导寒区分散性黏土 的 工程 建设。主 要结论为：
（ １）影响分散性黏土导热系数的因素为矿物成分、含水率、孔隙率（干密度）和温度。土的导热系数随
着含水率和干密度的增大而增大。测试温度（土样温度）为负温时，温度越低，土的导热系数越大。初
始含水率低于 １０％，土的导热系数不受温度的影响；初始含水率大于 １５％，土的导热系数受温度影响
较大。（ ２）干燥状态下的分散性黏土导热系数与非分散性黏土没有区别。由于土的分散性特征，饱和
浸水状态下的分散性黏土导热系数有别于非分散性黏土，本文采用串联?并联预测模型方法来计算。
（ ３）提出的分散性黏土预测模型和计算公式，可以反映土体温度、矿物成分、含水率和孔隙率（干密
度）等因素的影响程度，与试验结果吻合较好，能够很好地适应分散性黏土的分散特征。

参 考 文 献：

［ １］ 王理想，袁晓铭．分散土工程破坏机理与治理研究现状［Ｊ］．自然灾害学报，２０２１，３０（１）：１ － ９．
［ ２］ 王理想，袁晓铭，苏安双，等．非饱和分散性黏土多次冻融特性试验 ［Ｊ］．哈尔滨工 业 大 学 学 报，２０２１，
５３（５）：１４１ － １４７．
［ ３］ ＺＨＡＮＧＮ，ＷＡＮＧＺＹ．Ｒｅｖｉｅｗｏｆｓｏｉｌｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｍｏｄｅｌｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆ
ＴｈｅｒｍａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０１７，１１７：１７２ － １８３．
［ ４］ 徐学祖，邓友生．冻土中水分迁移的试验研究［Ｍ］．北京：科学出版社，１９９１．
［ ５］ ＷＩＥＮＥＲＯ．ＡｂｈａｎｄｌＭａｔｈ － ＰｈｙｓＫｌＫｏｎｉｇｌＳａｃｈｓｉｓｃｈｅｎ － Ｇｅｓ［Ｍ］．Ｌｅｉｐｉｚｉｇ：Ｋｌａｓｓｅ．ＳａｃｈｓＡｋａｄ．Ｗｉｓｓ，１９１２．
［ ６］ ＤＥＶＲＩＥＳＤＡ．ＰｈｙｓｉｃｓｏｆＰｌａｎｔＥｎｖｉｏｎｍｅｎｔ：ＴｈｅｒｍａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＳｏｉｌｓ［Ｍ］．Ａｍｓｔｅｒｄａｍ：ＮｅｗＮｏｒｔｈ － Ｈｏｌｌａｎｄ
ＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ ，１９６３．

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