中俄原油管道多年冻土导热系数测试方法及比较研究

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1、作者姓名申向梁论文分类号TU445保密级别公开研究生学号2012632045学位类别工学授予学位单位吉林大学培养单位专业名称地质工程建设工程学院(院、所、中心)2012年9月研究方向工程地质学习时间至2015年7月论文中文题目中俄原油管道多年冻土区冻土导热系数测试方法及比较研究ComparativeStudyandExperimentalMethod论文英文题目ResearchonThermalConductivityofPermafrostofChina-RussiaOilPipeline关键词多年冻土导热系数比较法线性回归分析(3-8个)姓

2、名代树林职称教授导师情况学历学位博士工作单位吉林大学论文提交日期2015年4月答辩日期2015年5月是否基金基金类别资助项目及编号如已经出版，请填写以下内容出版地(城出版者(机构)名称市名、省名)出版者地址出版日期(包括邮编)摘要中国快速的工业化进程造成了油气资源的大量消耗，中俄原油管道工程对于保障我国油气资源供给具有重要意义。但管道途径大兴安岭及嫩江河谷约2965km冻土区，管道油温及气候的变化引起的热传递及热积累导致了管道下伏土体温度升高、多年冻土融化，给管道的安全性与稳定性带来了不利影响。冻土融化问题的重点在于对其热力场及热流传递的研究，

3、2014年中俄原油管道复线工程筹划建设，吉林大学建设工程学院冻土实验室对管道区域多年冻土热学性质进行了深入研究。导热系数是热力学参数中极其重要的基本指标，它是影响冻土温度变化及冻土内热流传递的重要因素。吉林大学建设工程学院冻土实验室自2007年以来运用热流计法、热线法及正规状态法对中俄原油管道上百种冻土试样进行了冻土比热、导温系数及导热系数的测试，取得了丰硕的研究成果。比较法属于导热系数测试稳态法中的一种，为了进一步丰富导热系数测试方法，也为了通过室内试验途径得出更为接近原状土的导热系数值，本文第一部分根据比较法测试导热系数的原理及研究思路自主

4、研制了比较法测试试验仪器，解决了研制过程中的若干技术难点，实现了该方法保证热流一维传导、热扩散极少、可控性强的优点。第二部分对取自中俄原油管道工程区的2#粉质粘土进行了比较法导热系数测试，并将其结果与有关规范、热流计法、热线法和正规状态法测试结果进行对比分析，发现比较法与热流计法测试结果与正规状态法测试结果最为接近，而正规状态法是对2#粉质粘土的原状样进行测试，即比较法与热流计法导热系数测试结果更接近土样导热系数真实值。第三部分对取自中俄原油管道多年冻土区5种典型土（1#粉质粘土、2#粉质粘土、3#粉土、4#砂土、5#碎石土）进行了比较法导热系

5、数测定，同时以数理统计分析软件SPSS作为辅助工具，得出5种土体导热系数与其影响因素的线性回归模型，从土样干密度、含水量、冻融状态及土质条件四个方面探讨了导热系数随上述影响因素的变化规律。I研究得出：比较法导热系数测试结果较为接近原状土导热系数值；除5#土外，大兴安岭多年冻土区4种典型土质的导热系数与干密度及含水量呈正相关，并具有较好的线性拟合关系；同一土体在绝大部分状态下冻土比融土状态导热性能更强；相同条件下，导热系数由高到低排序为砂土、粉土、粉质粘土，这与土体的粒径大小关系一致；5#土由于颗粒粗大且不均匀，上述规律性较弱。本次研究为导热系数

6、试验方法的选取提供了参考，对多年冻土区管道结构整体性和稳定性及冻土区其他工程建设具有重要意义。关键词：多年冻土，导热系数，比较法，线性回归分析IIAbstractTherapidindustrializationofChinahascausedalargeconsumptionofoilandgasresources,China-Russiaoilpipelineprojectplayanimportantroletoguaranteetheprovisionofoilandgasresourcesforourcountry.Butthepip

7、elingthroughabout2965kmfrozenareainDaHingganMountainsandNenRiverValley,Theunderlyingsoiltemperatureriseandthepermafrosthasanegativeimpacttothesecurityandstabilityofthepipelinebecauseofheattransfertheandheataccumulationcausedbyoiltemperatureofthepipeandclimatechange.Thestudyo

8、fmeltingpermafrostfocusesonthethermalfieldandheattransfer.Thedouble-trackpr