文章首先介绍了DSC差示扫描量热法,并且利用DSC法测量冻土的比热容。取冻土矿物颗粒进行试验,将所得结果与既有文献结果[1]进行比较,结果表明利用DSC法测量冻土比热是可行的。然后取粘土配制相同干密度,不同含水率试样进行试验。试验结果表明,含水率较高(>6%)的冻土样在融化这一相变区间过程中,比热容会出现明显的上升趋势,直至到达一个峰值,在相变过程完成后,比热容恢复到正常状态。进一步分析,在干密度一定的情况,冻土比热容随含水率的增大而增大。
土的比热容是冻结法施工中的重要参数,但既有混合量热法得到比热容是某一负温到平衡正温这一阶段的平均比热容而不是该负温点的比热容。根据黏土在冻结过程中孔隙水的相变随负温增加逐渐发生的客观事实,基于传统混合量热法建立了冻土比热容的递推算法。首先,待测试冻土试样分别由某一负温的左右两个微小增量开始,经混合量热法各个步骤后到达热平衡状态。则由负温开始至热平衡状态,试样吸收的热量Q,必然等于负温至0℃和0℃至平衡温度这两个阶段热量交换Q1和Q2的代数和。由于不存在相变,试样从0℃至热交换平衡温度需要的热量可以由常规的混合量热法获得。因此,试样由负温开始至0℃的热量可以通过两者相减得到,并可进一步得到试样由该负温左侧增量升温至该负温右侧增量需要的热量。最终,试样在该负温点的比热容可以根据比热容的定义得到。本文建立的冻土比热容递推算法能得到某温度点的比热容而非某温度段的平均比热容,且包含了潜热的贡献,因而更为合理有效。