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专利号: 2023117905715
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种贯入式原位测量土体点位处导热系数的装置,其特征在于,包括竖直插入土体内的隔热探杆(5)、位于隔热探杆端部的环形加热管(6)、位于环形加热管端部的隔热贯入头(8)、位于环形加热管外壁上且用于测量点位处土体温度的温度传感器(7)、用于为环形加热管提供恒定加热功率的电源(1)以及用于接收温度传感器所测温度数值并计算得到环形加热管所处深度土体导热系数的温度采集系统(2);所述电源(1)输出的恒定加热功率为P1,所述温度采集系统(2)计算得到的环形加热管所处深度土体导热系数土体导热系数λ为:式中,λ是土体的导热系数,P1是环形加热管的加热功率值,d0是环形加热管的外径值,T0是加热前温度传感器所测土体的温度值,T1是加热稳定后温度传感器所测土体的温度值。

2.根据权利要求1所述的贯入式原位测量土体点位处导热系数的装置,其特征在于:所述电源(1)为直流稳压电源,加热功率范围为0~15W,控制精准度为±0.5%FS。

3.根据权利要求1所述的贯入式原位测量土体点位处导热系数的装置,其特征在于:所述隔热探杆(5)和隔热贯入头(8)的表面涂覆有由隔绝传导型隔热涂料制成的隔热涂层,隔热涂层的导热系数不高于0.03W/(m·℃)。

4.根据权利要求1所述的贯入式原位测量土体点位处导热系数的装置,其特征在于:所述环形加热管(6)的外经和高度相等,环形加热管的高度不大于5cm。

5.根据权利要求1所述的贯入式原位测量土体点位处导热系数的装置,其特征在于:所述隔热探杆(5)、环形加热管(6)和隔热贯入头(8)构成一刚性体插入到土体中,环形加热管(6)处于土体中导热系数所需测量深度处。

6.根据权利要求1所述的贯入式原位测量土体点位处导热系数的装置,其特征在于:所述电源(1)通过穿过隔热探杆的电源线(3)与环形加热管(6)相连,所述温度采集系统(2)通过穿过隔热探杆的数据线(4)与温度传感器(7)相连。

7.根据权利要求1所述的贯入式原位测量土体点位处导热系数的装置,其特征在于:所述隔热探杆(5)和隔热贯入头(8)的外径与环形加热管(6)的外径相同,隔热贯入头(8)的端部为锥形。

8.根据权利要求1所述的贯入式原位测量土体点位处导热系数的装置,其特征在于:所述温度传感器(7)的测量范围为20~150℃,精准度为±0.5℃。

9.一种基于权利要求1至8任一所述的贯入式原位测量土体点位处导热系数的装置的测量方法,其特征在于,包括如下步骤:将温度传感器安装在环形加热管外壁,将隔热探杆、环形加热管和隔热贯入头依次连接成一个刚性体,通过电源线连接环形加热管和电源,通过数据线连接温度传感器和温度采集系统;

将环形加热管竖直插入到所需测试的土体目标深度处;

待温度采集系统的读数稳定后,记录此时温度传感器所测得的土体温度值T0;

开启电源,将输出到环形加热管的加热功率控制在一个恒定功率值P1;

待温度采集系统的读数再次稳定后,记录此时温度传感器所测得的土体温度值T1;

将环形加热管的恒定加热功率值P1、加热前温度传感器所测土体的温度值T0和加热稳定后温度传感器所测土体的温度值T1带入以下公式得到土体导热系数λ:式中,λ是土体的导热系数,d0是环形加热管的外径值。