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近地表地层所赋存的低品位热能（浅层地温能）,来自地核热量经地层热传导向地表的热扩散过程中;地温垂向热传导作用,既是浅层地温能来源、也是地源热泵系统维持长期、稳定运行的关键所在;针对现有经典理论忽略了垂向热传导作用这一理论缺陷,结合高效换热孔结构特点,考虑国内外换热孔设置的实际,主要研究换热孔作用下的岩土体传热理论模型及其求解问题;根据模型解,探求解的数理意义、证明解与现有经典理论模型解之间的关系;结合实例应用,演示模型解的应用方法与过程。主要研究工作与成果,概述如下:（1）在考虑地温垂向传热作用的前提下,对单个换热孔作用下的岩土体传热问题,建立一维稳态传热模型,给出模型解析解及其应用方法,为依据热响应试验进行孔间距设计等,提供简便、可行的计算方法;对新模型解,证明其与现有经典理论模型解之间的转化关系,给出经典理论模型（Hart和Couvillion模型）解的计算误差算式、明确经典解的适用条件。实例中,依据经典理论方法进行热响应试验,求算出岩土导热系数λs为1.4241W/（m·K）;根据新方法理论,利用有2个地温观测孔的热响应试验,算得λs为1.03W/（m·K）、较经典方法小38%。根据新方法理论,利用热响应试验,计算出系统在试验过程中从垂向传热获得的补给强度为9.19mW.m-2(大地热流值约为50mW.m-2),依据该计算成果设计的换热系统已运行了7年。（2）根据国内换热孔多按直线密集布置的实际,将一列线状排列的换热孔作为热源的第一类边界、地温垂向导热强度ε作为源汇项,建立垂向传热作用下的线列孔2侧均质岩土体中一维非稳态传热模型。在换热孔循环水水温恒定、或水温瞬时变化后长时间保持稳定的条件下,ε为常数,利用Laplace变换,给出模型的解及其应用方法;针对计算期内ε可能有较大变化的情形,将计算期离散为若干个计算时段,每个时段内ε为常量,依据ε为常数条件下的模型解,根据叠加原理给出问题的解,并建立求算各时段ε的递推方程。依据换热系统运行过程中监测孔地温动态数据,建立利用地温变化速度随时间变化曲线的拐点求算模型导热系数a的拐点法;实例求出的a值为5.48×10-5m2/s。（3）换热孔水温变化过程为复杂的函数形式（如指数形式）时,受像函数求逆变换比较困难的限制,在不依赖边界函数变换过程的条件下,利用Fourier变换的特定性质和卷积原理先求模型理论解,再将边界函数代入,求出实际问题的解;当水温变化过程难以确定统一的数学表达式时,将水温变化过程进行Lagrange线性离散化,将离散方程代入上述理论解,再求出实际问题的解。依据监测孔地温动态监测数据,建立了地温变化速度随时间变化曲线与理论曲线适线求模型参数的适线法;利用同一实例不同地温观测孔数据,适线法求得a值为5.00×10-5m2/s,与拐点法计算结果基本一致。