Представлены результаты экспериментального изучения влияния газового давления на теплопроводность и теплоемкость мерзлого и талого песчаного грунта, насыщенного различными газами: азотом, метаном, диоксидом углерода, a также смесью газов (50 % CH4 + 50 % CO2). В экспериментах максимальное давление газа в грунтовых средах задавалось ниже давления образования газовых гидратов. Эксперименты проводились на специальной установке - в барокамере, позволяющей измерять теплопроводность и теплоемкость грунта под давлением газа при положительных и отрицательных температурах. Впервые получены экспериментальные данные по влиянию газового давления на теплопроводность и теплоемкость в промерзающей песчаной породе, насыщенной различными газами. В ходе экспериментов выявлено, что теплофизические характеристики газонасыщенного песчаного образца в талом состоянии практически не зависят от состава и давления газа. Установлено, что в мерзлом песчаном образце с повышением давления газа в ряду: N2, CH4, смесь газов CH4 + CO2 и CO2 - теплопроводность снижается, а теплоемкость увеличивается. Наибольшее влияние на изменение теплофизических параметров оказывает диоксид углерода, что связано с достаточно высокой растворимостью данного газа в поровой воде и его влиянием на содержание незамерзшей воды в мерзлых породах.
Results of the experimental study of effects of the composition and pressure of gas on thermal conductivity and heat capacity of frozen and thawed sand saturated with different gases (nitrogen, methane, carbon dioxide, and a mixture of gases (50 % CH4 + 50 % CO2)) have been presented. In the experiments, the maximum gas pressure was set below the pressure of formation of gas hydrate. The experiments were carried out in a specially designed system with a pressure chamber, which enabled measurements of thermophysical characteristics of the pressurized sediments at temperatures below and above freezing. The first ever data on the eff ect of gas pressure on thermal conductivity and heat capacity in the freezing sand saturated with diff erent gases were obtained. The experiment results revealed that thermophysical characteristics of the unfrozen gas-saturated sand samples are practically independent of the composition and pressure of gas. It has been established that a pressure increase in some saturating gases (N2, CH4, a mixture of gases CH4 + CO2, and CO2 ) was responded by a reduction in thermal conductivity of the frozen sand sample, against an increase in heat capacity. Carbon dioxide as highly soluble gas affecting the composition of unfrozen pore water, has the greatest infl uence on changes in the thermophysical parameters.
Предпросмотр статьи
