【摘 要】
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浅层地温能的开发利用对于建筑节能有着重要的意义,在开发利用浅层地温能之前,需要获取开发区域土体的热物性参数,尤其是土体的导热系数。目前,最成熟的测试地下岩土热物性系数的技术是现场热响应试验（Thermal Response Test,TRT）,但是,TRT只能测量土层的平均导热系数,无法获取不同深度土层的导热系数,不能定量分析各个因素对土体换热能力的影响,进而无法通过每层土体的导热系数来优化地源热
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浅层地温能的开发利用对于建筑节能有着重要的意义,在开发利用浅层地温能之前,需要获取开发区域土体的热物性参数,尤其是土体的导热系数。目前,最成熟的测试地下岩土热物性系数的技术是现场热响应试验（Thermal Response Test,TRT）,但是,TRT只能测量土层的平均导热系数,无法获取不同深度土层的导热系数,不能定量分析各个因素对土体换热能力的影响,进而无法通过每层土体的导热系数来优化地源热泵的布设工艺。准确的测量出不同深度土层的导热系数对于地温能的开发利用有着极其重要的意义。近年来,分布式光纤温度感测技术（Distributed temperature sensing,DTS）被尝试运用到于地层导热系数的测定中,因为该技术可以实现分布式测量,从而获取土层沿钻孔深度方向的分层导热系数。本文以浅层地温能开发中土层导热系数测定为研究内容,利用基于DTS技术的分布式热响应测试（DTRT）和主动加热光纤热响应测试（ATRT）,通过室内模型试验对土体导热系数的影响因素进行了研究,并结合ATRT和DTRT技术的在常州市金坛地区进行了现场试验,对研究区域土体导热系数的分布和变化规律进行分析和评价,总结了两种技术的适用性,为地温能开发中热物性测定提供一定的技术支持。本文所完成的主要工作和取得的主要成果包括:（1）通过室内模型试验探究了加热时间、加热功率、土体性质以及渗流对地层导热系数的影响规律。试验结果表明:随着加热时间的增长,温升逐渐稳定,导热系数也逐渐稳定;测试所用加热功率越大,土体的导热系数也越大;不同土体的热导系数不同,表现为:砂土>粉砂>粉土>粘土;与无渗流情况下的土层相比,当土体存在渗流时,土体的导热系数明显增加,并且,随着渗流速度的增大,渗流层的导热系数也会随之增大。（2）将DTRT技术和ATRT技术应用到金坛地区的地温场监测中,对该区域不同深度土层热导系数进行了测定。现场监测结果显示:DTRT测试结果与TRT的基本相同,在4kw和8kw加热下的导热系数平均值的误差约为6.3%和5.5%;ATRT试验由于加热功率不足,计算得到的导热系数比DTRT小,但趋势大体相同;DTRT和ATRT测试结果均显示,加热功率越高,土体的导热系数越大,并且随着加热时间的增加,温升也越稳定,导热系数也越稳定。（3）对研究区域地温能的储能情况进行了简单的评价。根据研究区的地层岩性以及热物性参数,划分了四个特征热储层,分别是（1）粉土层,（2）粉砂层,（3）粉质粘土层,（4）中粗砂层,埋深10-55m。在浅层地温能的开发中,应该重点关注研究区中部的粉砂层和中粗砂层,充分利用,因为这两种土层的导热系数较大,土层储能多,具有较大的换热能力。
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