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土、砂石、混凝土等孔隙介质材料广泛应用于工程中,快速测定孔隙介质的导热系数是解决工程中热传导问题的关键。因此,大面积、快速、无损测试孔隙介质的导热系数是工程需要,具有现实和科学意义。目前通过试验确定孔隙介质导热系数的方法主要为直接法,即直接通过试验测试样本温度变化反算导热系数。由于孔隙介质传热过程缓慢,直接法具有测试时间长、操作复杂、价格昂贵、测定环境要求苛刻、对测试材料的种类和温度范围等均有较大局限等不足,因此常用于室内实验室小样本测试,不适合大面积测试。电阻率法作为一种方便、无损、快速、低廉的方法,应用广泛且样本电导性参数与孔隙介质的组成成分和结构密切相关。鉴此,本研究引入电阻率法,以土体样本为例,从试验和理论着手,基于电阻率法开展了孔隙介质的导热性测试研究,主要工作如下: 1)设计和完成了一套完整可同时测得孔隙介质样本的电阻率和导热系数的试验系统。试验样本以土体为例,试验系统主要由样本、自动加热控制系统和数据自动采集系统三大部分组成,自动加热控制系统可控制和模拟样本传热过程,数据自动采集系统可实时测得样本的温度和电阻变化过程。 2)基于多相介质推导了孔隙介质电阻率数学模型。引用Tong的多孔介质热传导系数模型,并参考其模型推导思路,考虑了孔隙介质样本结构、温度、孔隙率及饱和度等影响因素,基于Wiener上下界和Hashin.Strikman边界,引入模型参数表示结构组成权重,由此建立了完备的孔隙介质电阻率数学理论模型。 3)确定了孔隙介质热传导系数和电阻率数学模型形式和模型参数。首先通过分析简化了孔隙介质热传导系数和电阻率数学模型形式,然后结合土体样本试验数据,基于非线性最小二乘法确定了简化后的模型参数,得到电阻率和热传导系数与孔隙介质结构参数的最终表达式。 4)分析建立了孔隙介质热传导系数和电阻率之间的数值关系。基于电阻率和热传导系数与孔隙介质结构参数的最终表达式,以孔隙介质结构参数为中间变量,分析建立了孔隙介质热传导系数和电阻率的数值关系。 基于以上工作,建立了孔隙介质电阻率和热传导系数之间的关系,进而实现采用电阻率法对孔隙介质导热系数进行经济、无损、快速、大面积测试。