ICS27.180

CCSF15

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/XXXXXX—20XX

地?zé)豳Y源開發(fā)利用評(píng)價(jià)中土工

樣品比熱容試驗(yàn)方法

SoilTestforspecificheatcapacityofgeothermalresources

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

河南省地質(zhì)災(zāi)害防治和生態(tài)保護(hù)修復(fù)協(xié)會(huì)發(fā)布

T/XXXXXX—20XX

地?zé)豳Y源開發(fā)利用評(píng)價(jià)在土工樣品比熱容試驗(yàn)方法

1適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)適用于原狀或擾動(dòng)的黏性土或砂質(zhì)土。檢出限（測定范圍）：0.1~8.0kJ/(kg·℃)

2規(guī)范性引用文件

本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容引用了下列文件或其中的條款。凡是注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版

本適用于本文件。

GB/T1-2020標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則

GB/T20000標(biāo)準(zhǔn)化工作指南

GB/T20001標(biāo)準(zhǔn)化編寫規(guī)則

3術(shù)語和定義

地?zé)豳Y源開發(fā)利用評(píng)價(jià)中土工樣品比熱容(SoilTestforspecificheatcapacityof

geothermalresources),為方便起見，以下本文中簡稱比熱容（specificheatcapacity），

是單位質(zhì)量土樣的熱容量，即單位質(zhì)量土樣改變單位溫度時(shí)的吸收或釋放的內(nèi)能。比熱容是

表示土樣熱性質(zhì)的物理量。

4方法提要

本比熱容測試采用冷卻法，在土試樣中心插入熱電偶，當(dāng)土試樣中心溫度在恒溫箱達(dá)到

均勻平衡狀態(tài)，以水（4.2kJ/(kg·℃)）為標(biāo)準(zhǔn)樣品，測定土、水的比熱容，將加熱的土

樣（溫度及熱電偶測量）放入水中，水放入恒溫保溫瓶中。水隨著加熱的土樣面而溫度升高，

熱電偶數(shù)字顯示水的平衡溫度，即為水的終溫。通過計(jì)算測試土試樣的各參數(shù)值便可得出土

試樣的比熱容。

熱電偶測溫技術(shù)是當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)際中常用的測試方法，它比一般的溫度計(jì)測溫方法有著測

量范圍廣，測量值精度高，可以自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶的非線性因素等優(yōu)點(diǎn)。

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5儀器設(shè)備

5.1比熱容測試儀。

5.2測試儀正常工作環(huán)境條件:

5.2.1溫度在20℃～30℃范圍內(nèi)；

5.2.2相對(duì)濕度不大于80%；

5.2.3周圍無震動(dòng)、無腐蝕性介質(zhì)和無較強(qiáng)電磁場干擾的環(huán)境中；

5.2.4電源電壓的波動(dòng)范圍不應(yīng)超過額定電壓的±10%

5.3其他設(shè)備：切土刀、鋼絲鋸、天平、烘箱等

5.4所用主要設(shè)備均需法定計(jì)量校準(zhǔn)。

6操作步驟

6.1樣品制作

6.1.1將試樣放入切土盤上下圓盤之間，用鋼絲鋸切成規(guī)定尺寸的園柱。（或取代表性擾動(dòng)

巖土）；

6.1.2用小鋼針在樣柱中間打小孔。加蓋防水膜，冷藏保持好水分盡快（小于3小時(shí)）測，

或者把樣品烘干試驗(yàn)，用含水率校正。同時(shí)，取代表性土樣做含水率。

6.2測試系統(tǒng)標(biāo)定；

6.2.1將巖土樣換成水樣；

6.2.2按照樣品測試的方法，測試水標(biāo)樣的比熱容C1，與水的比熱容標(biāo)準(zhǔn)值4.2kJ/(kg·℃）

比較來計(jì)算測試系統(tǒng)標(biāo)定系數(shù)，以多次（3～5）測定的穩(wěn)定值（相鄰兩次測試值之差

小于允許值）的算術(shù)平均值為最終結(jié)果。

6.3樣品測試（按設(shè)備操作要求，進(jìn)行試驗(yàn)。）

6.3.1稱重試樣質(zhì)量M2，將試樣放入烘箱內(nèi)，并將熱端熱電偶插入土樣的中心位置，將冷

端熱電偶插入放冰保溫瓶的冰中，加熱試樣，一般比室溫高20℃，測量試樣溫度(均

恒溫度)即試樣初溫T1；

6.3.2稱重水的質(zhì)量M1，放入保溫瓶中，并將另一根熱端熱電偶插入水中，測量水中溫度

即水的初溫T2；

6.3.3將加熱的試樣迅速放入存水的保溫瓶中，水中溫度上升，等水中溫度穩(wěn)定后記錄水的

終溫T3；

6.3.4將數(shù)據(jù)填入記錄表中，算出樣品的比熱容。連續(xù)試驗(yàn)三次，以平均值報(bào)出。

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7結(jié)果計(jì)算

7.1按式（7.1）計(jì)算比熱容：

C=4.2×M1×(T3-T2)/M2×(T1-T3)（6.1）

式中C-------巖土樣品的比熱容，kJ/(kg·℃）

4.2------水的比熱容參考標(biāo)準(zhǔn)值，kJ/(kg·℃）

M1------水的質(zhì)量，g；

M2-------巖土試樣的質(zhì)量，g；

T1--------巖土試樣的初溫，℃

T2--------水的初溫，℃

T3--------水的終溫，℃

7.2測試結(jié)果表示至小數(shù)點(diǎn)后第二位；測試結(jié)果相對(duì)誤差值≦5﹪。

8記錄

8.1本試驗(yàn)的記錄表格如表8.1。

表8.1

比熱容試驗(yàn)記錄表

工程名稱：

工程編號(hào)：環(huán)境溫度：℃濕度%RH

設(shè)備名稱：型號(hào)：設(shè)備編號(hào)：水的比熱容：

樣品含水率（%）:濕土質(zhì)量（克）：干土質(zhì)量（克）：

水質(zhì)量試樣質(zhì)量試樣初溫水的初溫水的終溫比熱容（量）

試樣編備注

(g)(g)(℃)(℃)(℃)kJ/kg·K

號(hào)

M1M2T1T2T3C

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河南省地質(zhì)災(zāi)害防治和生態(tài)保護(hù)修復(fù)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

地?zé)豳Y源開發(fā)利用評(píng)價(jià)中土工樣品比熱容試驗(yàn)方法

編制說明

一、項(xiàng)目概況（包括任務(wù)來源、協(xié)作單位、主要工作過程、主要起

草人及其所做的工作）

1、項(xiàng)目來源及背景

根據(jù)河南省地質(zhì)災(zāi)害防治和生態(tài)保護(hù)修復(fù)協(xié)會(huì)“豫地災(zāi)協(xié)發(fā)[2023]20號(hào)”

文，‘關(guān)于征集2024年河南省地質(zhì)災(zāi)害防治和生態(tài)保護(hù)修復(fù)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)建

議的通知’要求，2023年2月28日，遞交立項(xiàng)申請(qǐng)有關(guān)材料，3月15日，在河

南省地質(zhì)局1920室，通過由河南省地質(zhì)災(zāi)害防治和生態(tài)保護(hù)修復(fù)協(xié)會(huì)組織的立

項(xiàng)專家評(píng)審，現(xiàn)正在按照專家組提出的建議和項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成節(jié)點(diǎn)，向前推進(jìn)。

背景是：地溫能，具有分布廣，且具有穩(wěn)定、可持續(xù)、綠色、低碳、環(huán)保，

符合國家發(fā)展戰(zhàn)略等特點(diǎn)，是近幾年來我國發(fā)展迅猛的朝陽產(chǎn)業(yè)。國家早在

2017年1月1日，就批準(zhǔn)實(shí)施《中華人民共和國可再生能源法（修正本）》，之

后于2020年1月《對(duì)檢查可再生能源法實(shí)施情況報(bào)告的意見和建議》、2021年2

月《國家能源局關(guān)于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》、2021年4月《關(guān)

于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見（征求意見稿）》相繼公布出臺(tái)，中華人民共

和國自然資源部，于2020年4月13日發(fā)布，2020年5月1日實(shí)施的中華人民

共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)方法及估算規(guī)程》（DZ/T0331-2020），

為大力發(fā)展有序發(fā)展科學(xué)利用地?zé)崮?，提供了?qiáng)有力的保障。

但是，與之相適應(yīng)的土工樣品比熱容試驗(yàn)方法，各地不統(tǒng)一，比較混亂，都

是借用其他行業(yè)近似材料試驗(yàn)檢測，可比性不強(qiáng)，針對(duì)性不強(qiáng)，給開發(fā)利用評(píng)價(jià)

帶來了不便。為此，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)很有必要，為地?zé)崮芨旄茫坝蓽\層向?qū)淼?/p>

深部發(fā)展，提供統(tǒng)一的、定量的、可靠的技術(shù)支持。填補(bǔ)了該類項(xiàng)目樣品測試方

面的空白，具有重大意義。

協(xié)助單位華北水利水電大學(xué)，發(fā)揮其理論和科研優(yōu)勢，結(jié)合我單位自2002

年至今，承擔(dān)了1、河南省魯山縣下湯地?zé)崽锏責(zé)豳Y源普查項(xiàng)目（2002年度）有

關(guān)樣品檢測試驗(yàn)該報(bào)告榮獲河南省地礦局2003年度科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；

2、河南省洛陽市張莊地?zé)岙惓^(qū)勘查報(bào)告（2002年度）有關(guān)樣品檢測試驗(yàn)

該報(bào)告榮獲河南省地礦局2003年度科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)；

3、河南省溫縣地?zé)豳Y源普查（2009年度）現(xiàn)場試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)，該報(bào)告榮

獲河南省地礦局2010年度勘查成果二等獎(jiǎng)；

4、河南省遂平縣城地?zé)豳Y源普查（2010年度）現(xiàn)場試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)；

5、2011~2012年，在《地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)》等期刊上發(fā)表《剪切速率對(duì)

凝聚力和摩擦角的影響規(guī)律》（總第84期）、《天然粘性土導(dǎo)熱系數(shù)影響因素

的試驗(yàn)研究》（總第92期）等多篇學(xué)術(shù)論文。

6、2012年～2023年，先后主持實(shí)施駐馬店市、洛陽市、漯河市、汝州市、

商丘市、鄭州市主城區(qū)、東部新城區(qū)、西部新城區(qū)、南陽市、鄧州市淺層地?zé)崮?/p>

調(diào)查評(píng)價(jià)的檢測試驗(yàn)，其中，參與漯河市區(qū)淺層地?zé)崮苷{(diào)查評(píng)價(jià)編寫，獲2015

年河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地質(zhì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)；等多項(xiàng)地?zé)崮芟嚓P(guān)調(diào)查、開

發(fā)利用評(píng)價(jià)項(xiàng)目。這些項(xiàng)目的實(shí)施，使我們積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，再加上本實(shí)

驗(yàn)室是河南省市場監(jiān)督管理局資質(zhì)認(rèn)定，自1992年以來均為合格單位（現(xiàn)編號(hào)

221616040295），有信心能夠順利完成本項(xiàng)目。

試驗(yàn)項(xiàng)目主持人劉子詔，長春地質(zhì)學(xué)院巖化系工業(yè)分析專業(yè)畢業(yè)，高級(jí)工程

師，長期從事土木工程實(shí)驗(yàn)、水質(zhì)分析、巖礦分析技術(shù)研究，具有豐富的理論知

識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。2023年~2024年，主持編寫河南省地質(zhì)災(zāi)害防治和生態(tài)保護(hù)修

復(fù)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《地?zé)豳Y源開發(fā)利用評(píng)價(jià)中土工樣品比熱容試驗(yàn)方法》及《地?zé)?/p>

資源開發(fā)利用評(píng)價(jià)中土工樣品導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)方法》兩試驗(yàn)方法已通過立項(xiàng)審批，

正在補(bǔ)充完善過程中。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容（如技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、公式、性能要

求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等）的論據(jù)（包括試驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）

1、原則

由于是制訂標(biāo)準(zhǔn)，因此，我們要做到試驗(yàn)方法兼顧先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)（實(shí)用）

性、可操作性、唯一性、規(guī)范性等原則，嚴(yán)格按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作

導(dǎo)則第一部分標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》要求編寫。

2、內(nèi)容

標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容包括兩項(xiàng)：⑴對(duì)樣品規(guī)格、形態(tài)、狀態(tài)做出規(guī)定，由于該試驗(yàn)

參數(shù)與樣品的結(jié)構(gòu)及含水率有直接關(guān)系，所以，對(duì)樣品規(guī)格、形態(tài)、狀態(tài)做出規(guī)

定是必須的；⑵對(duì)試驗(yàn)儀器、環(huán)境、操作人員、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)參數(shù)、計(jì)量單位、

公式、有效數(shù)字、報(bào)告格式等做出規(guī)定。

3、準(zhǔn)確度

我們采用的冷卻法、其測試原理與物理學(xué)定義完全相同，用去離子水的比熱

容做參比，準(zhǔn)確度可靠，并且符合熱量由高向低擴(kuò)散的特性，基本消除了周圍環(huán)

境對(duì)測試的影響，測試結(jié)果能夠代表天然狀態(tài)。

4、精密度

精密度是用含水率和密度完全一致的人工壓制的平行樣品做的，因?yàn)椋烊?/p>

樣品很難達(dá)到結(jié)構(gòu)、密度、含水率等完全一致，結(jié)果令人滿意。見附表1

5、比對(duì)試驗(yàn)

我們還與使用同樣方法和不同方法的實(shí)驗(yàn)室做了比對(duì)試驗(yàn)，結(jié)果令人滿意，

（有待進(jìn)一步完善）見附表2

附表1

精密度試驗(yàn)

序?qū)嶒?yàn)結(jié)果樣品巖性密度含水相對(duì)偏結(jié)備

號(hào)kJ/(kg·℃)(塑性指(g/cm3)率（%）差%果注

數(shù)）判

別

11.507/1.499/1.501黏土1.8324.90.72

1.487/1.496/1.488/（19.7）

1.504/1.494

21.336/1.339/1.346/粉質(zhì)黏土1.9918.50.78

1.343/1.348/1.355/（12.9）

1.357

31.323/1.288/1.311粉土2.0021.01.24

1.309/1.299/1.318（9.2）

1.319

附表2

實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果

序?qū)嶒?yàn)室名稱