地铁工程中热物理指标的应用分析(3)
Homand-Etienne 和 R. Honpert 对致密花岗岩在热作用下形成的裂缝进行了深入研究， 发
现经热处理后，岩石连通性提高并产生了新裂缝，新裂缝的长度取决于晶粒形状和尺寸；
许锡昌和刘泉声对花岗岩在 20 ℃～600 ℃单轴压缩下主要力学参数随温度的变化规律
进行了研究[7]
。然而，对于高温高压下钻孔围岩的热物理及力学特性试验研究报道很少。
国内的专家学者们也在热物理方面的研究上取得了重大进展，并提出了很多建设性
的意见。程知言等人对上海地区三种代表性软土不同温度下冻结土体主要热力学参数和
指标进行了测定分析,数据可供冻结壁设计时的参考，试验发现具有一定埋深土体的冻结
温度为-0.28℃~-2.28℃,该数值与地层压力也有关系[13]
。20 世纪 90 年代王朝晖等人采用
模型试验方法研究了动水条件对深冷冻结的影响,赖远明等根据传热学渗流理论及冻土
力学提出了带相变温度场、渗流场和应力场藕合问题的数学力学模型及其控制方程，李
宁等根据传统的多孔多相散体介质力学的研究方法，提出考虑正冻土中骨架、冰、水三
相介质的水、热、力、变形真正藕合的理论框架。2004年毛雪松针对传统温度场、水分
场及应力场等单一场难以深入揭示路基冻胀病害规律,进行了系统研究[6]
。2006 年商翔宇
等基于水动力学冻胀模型,对变化的边界条件下土体的冻胀量进行了大量计算，结果表明
利用土壤冻结特性曲线及计算出的负温和未冻水含量之间的特定关系,可以明确判断迭
代计算所得祸合源项的变化大小。
1.3 研究内容与思路
本文以深圳市地铁一、二、五、七、十一号线为研究对象，其中将二、五、七号线
作为主要研究对象，对此主要三条地铁线路中的各个地铁车站及线路的热物理指标进行
整理， 根据施工经验与施工场区的实际情况相结合的综合理念,通过对地铁工程中热物理
指标的含义和测试方法的理解，以及现场监测结果与数值计算结果对比分析,从而找出岩
土热物理指标对地铁工程的影响。为热物理指标在地铁工程勘察、设计中合理应用提出
有益建议，并研究分析整理得出热物理指标在地铁特定施工工艺中的应用。2 地铁工程中热物理指标的含义和测试方法
2.1 热物理指标的含义
岩土热物理指标包括导温系数α、导热系数λ、比热容с，这三个热物理指标之间的关
系为：α=λ/сρ （2-1）
2.1.1 导热系数
热导率又称导热系数，它的定义是在稳定传热条件下，1m 厚的材料，材料两侧表
面的温差为1 度（K，°C）,在 1 秒内，通过 1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位
为瓦/（米·度） ，w/（m·k） 。
导热系数与材料的结构、含水率、密度等因素有关。晶体结构、密度高的材料，导
热系数较大。材料的含水量高时，导热系数较大。正常情况下，固体的热导率比液体和
气体的大，同时液体的导热率也要大于气体。这种差异大部分是因为这三种状态下分子
的间距不一致所导致的。
2.1.2 导温系数
导温系数也被称为热扩散率，热扩散系数[18]
，它是一种热物理性质,它被定义为是材
料被加热或冷却时,其内部温度趋于一致的能力,单位为 m/h。导温系数愈大,说明材料的
温度分布趋于均匀越迅速。
而导温系数还有另一种定义：导温系数是指木材受热后其内部温度的变化即木材加
热时热量扩散的程度正比于导热系数反比于比热与密度的乘积.它是木材在非稳定状下