粘土的导热特性和预测模型基于主动加热光纤FBG方法
Shijun Hu1,2,3, Honglei Sun1,4, Miaojun Sun2,3
1College of Civil Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|September 13, 2025
概括
土壤的热导率 (λ) 对地热和废物处理至关重要. 这项研究开发了泥土粘土的预测模型,确定干燥密度是关键影响因素.
科学领域:
- 地质技术工程 地质技术工程
- 地球科学 地球科学 地球科学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 土壤热导率 (λ) 对于地热能,核废弃物处理和填埋工程中的热传输至关重要.
- 了解粘土中的λ变化对于这些应用中精确的热管理至关重要.
研究的目的:
- 为了研究土的导热特性.
- 使用主动加热光纤方法开发土壤导热率的预测模型.
- 分析各种因素对导热率的影响.
主要方法:
- 使用活性加热光纤方法与纤维布拉格格技术.
- 进行了测试,分析了颗粒含量 (砂,沙子),干密度,水分含量,有机物质 (酸盐,酸盐) 和盐含量的影响.
- 开发了一种经过修改的Johansen模型,其中包含与影响变量相关的形状因子.
主要成果:
- 热导率 (λ) 随着泥,沙子和有机物质含量增加而下降.
- λ随着干燥密度的增加而呈指数级增长,并且在50%显示临界水分含量.
- λ最初上升,然后下降,盐含量超过2%;干密度,酸盐和泥含量是最有影响的.
结论:
- 开发的模型准确地预测了泥土中的导热率,RMSE为0.087和R2为0.866.
- 活性加热光纤方法为测量土壤导热率提供了准确的方法.
- 这项研究提高了对粘土土土壤中的热传递机制的理解.


