DB37-T 4304-2021 場(chǎng)地淺層地?zé)崮芸辈橐?guī)范

ICS27.01037CCSF1537山 東 省 地 方 標(biāo) 準(zhǔn)DB37/T4304—2021場(chǎng)地淺層地?zé)崮芸辈橐?guī)范20212021020220210302山東省市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布目 次前言 II142范引文件 43語定義 446目任務(wù) 6場(chǎng)勘分級(jí) 75地層熱勘般規(guī)定 86埋換系場(chǎng)層地能查 8目任務(wù) 8場(chǎng)淺地能查 86.3鉆探 8取及試 9巖熱應(yīng)驗(yàn) 97下?lián)Q系場(chǎng)層地能查 97.1目任務(wù) 10場(chǎng)淺地能查 10勘井工求 107.4抽試驗(yàn) 107.5回試驗(yàn) 107.6水分測(cè)試 118查計(jì)報(bào)編寫 11勘設(shè)編要求 11勘報(bào)編要求 11附錄資性算方法 12附錄資性土熱性數(shù) 16附錄資性蝕性結(jié)性價(jià) 17附錄規(guī)性查設(shè)編要求 18附錄規(guī)性查報(bào)編要求 19附錄資性合成圖 21參考獻(xiàn) 23前言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由山東省自然資源標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。場(chǎng)地淺層地?zé)崮芸辈橐?guī)范范圍（GB/T50123土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)DZ/T0148水文水井地質(zhì)鉆探規(guī)程DZ/T0282—2015水文地質(zhì)調(diào)查規(guī)范（1：50000）GB/T50123土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)DZ/T0148水文水井地質(zhì)鉆探規(guī)程DZ/T0282—2015水文地質(zhì)調(diào)查規(guī)范（1：50000）3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1淺層地?zé)崮躶hallowgeothermalenergy20025[來源：NB/T10097—2018，2.1.6]3.2淺層地?zé)釗Q熱功率heatexchangerpower從淺層巖土體、地下水和地表水中單位時(shí)間內(nèi)交換的熱量。注：單位為kW。[來源：NB/T10097—2018，2.4.35]3.3巖土體熱導(dǎo)率thermalconductivityofrockandearthmass1注：一般用符號(hào)λ表示，單位為W/(m·℃)。巖土體熱導(dǎo)率主要取決于巖土體的礦物組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、孔隙度、孔隙填充物及含水量、溫度和壓力等因素，也稱巖土體導(dǎo)熱系數(shù)。[來源：NB/T10097—2018，2.3.3]3.4巖土體熱擴(kuò)散率thermaldiffusivityofrockandearthmass巖土體在環(huán)境溫度變化時(shí)本身的溫度變化速率。注：由熱導(dǎo)率λ除以巖石密度ρ和比熱容c之積而得，即α=λ/(ρc)。3.5地源熱泵系統(tǒng)ground-sourceheatpumpsystem注：根據(jù)地?zé)崮芙粨Q方式，可分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。[來源：NB/T10097—2018，2.5.6]3.6傳熱介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）通過豎直或水平地埋管換熱器與巖土體進(jìn)行熱交換的地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)，也稱土壤熱交換系統(tǒng)。注：傳熱介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）通過豎直或水平地埋管換熱器與巖土體進(jìn)行熱交換的地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)，也稱土壤熱交換系統(tǒng)。注：主要分為豎直地埋管換熱系統(tǒng)和水平地埋管換熱系統(tǒng)兩種類型。[來源：NB/T10097—2018，2.5.8]3.7地下水換熱系統(tǒng)groundwaterheatexchangesystem注：分為直接地下水換熱系統(tǒng)和間接地下水換熱系統(tǒng)。NB/T10097—2018，2.5.9]3.8回灌試驗(yàn)reinjectiontestDZ/T0225—2009，3.10]3.9回灌率injectionrate單位回灌量與單位涌水量之比。3.10熱物性測(cè)試thermophysicalpropertiestest采用人工或天然熱源對(duì)巖土體樣品的熱物理參數(shù)進(jìn)行的測(cè)試。[來源：DZ/T0225—2009，3.12]3.11巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)rock-soilthermalresponsetest[來源：NB/T10097—2018，2.4.32]3.12巖土初始平均溫度initialaveragetemperatureoftherock-soil10m～20NB/T10097—2018，2.4.34]3.13無負(fù)荷循環(huán)法non-loadcyclemethod（）3.14采用試驗(yàn)裝置，向地埋管換熱器提供恒定熱量，通過監(jiān)測(cè)地埋管換熱器的進(jìn)、出水溫度的變化和流量數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)分析處理計(jì)算后得到巖土平均熱導(dǎo)率。3.15采用試驗(yàn)裝置，向地埋管換熱器提供恒定熱量，通過監(jiān)測(cè)地埋管換熱器的進(jìn)、出水溫度的變化和流量數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)分析處理計(jì)算后得到巖土平均熱導(dǎo)率。3.15冷負(fù)荷試驗(yàn)coldloadtest采用試驗(yàn)裝置，向地埋管換熱器提供冷量，在入口溫度恒定的情況下測(cè)定地埋管換熱器的換熱量，從而確定每延米地埋管換熱器的吸熱能力。3.16容積熱容量volumeheatcapacity單位體積的物質(zhì)，溫度變化1℃所需吸收或放出的熱量。注：單位J/m3·℃。3.17（）explorationboreholes(wells)4總則4.1目的任務(wù)4.2場(chǎng)地勘查分級(jí)熱泵系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模根據(jù)供暖/制冷面積確定，供暖制冷面積在同一項(xiàng)目包含不同工程類型子項(xiàng)時(shí)，以其中大小分級(jí)最高的來確定；場(chǎng)地條件復(fù)雜程度分級(jí)可參照表1。依據(jù)場(chǎng)地復(fù)雜程度和工程規(guī)模，淺層地?zé)崮軋?chǎng)地勘查分為一、二、三級(jí)，見表2。表1場(chǎng)地條件復(fù)雜程度分級(jí)換熱系統(tǒng)項(xiàng)目地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度復(fù)雜中等簡單地埋管換熱系統(tǒng)含水層埋管深度范圍內(nèi)同時(shí)具有供水意義含水層及其他不具備供水意義的多個(gè)含水層淡水含水層且包含當(dāng)?shù)刂饕_發(fā)利用含水層埋管深度范圍內(nèi)，含水層較單一或不含當(dāng)?shù)刂饕_發(fā)利用含水層地層巖性巖性巖相復(fù)雜多樣，巖土體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。嚴(yán)重濕陷、膨脹、砂土液化的特殊性巖土體巖性巖相變化較大，巖土體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。除Ⅰ級(jí)之外的特殊巖土體巖性巖相變化小，巖土體結(jié)構(gòu)較簡單。無特殊巖土體不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育強(qiáng)發(fā)育中等發(fā)育弱地下水換熱系統(tǒng)地下水資源保護(hù)要求水源地保護(hù)區(qū)遠(yuǎn)離水源地，并利用有供水意義的含水層除農(nóng)業(yè)用水外，未大規(guī)模開發(fā)地下水含水層類型基巖裂隙水或具兩種以上不同含水層上部松散巖類孔隙水，下部巖溶水單一巖溶水或松散巖類孔隙水地下水水位年降幅＞2m1m～2m＜1m不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育強(qiáng)發(fā)育中等發(fā)育弱注：復(fù)雜程度就高不就低。表2場(chǎng)地淺層地?zé)崮芸辈榈燃?jí)表表2場(chǎng)地淺層地?zé)崮芸辈榈燃?jí)表建筑性質(zhì)供暖/制冷面積工程規(guī)模場(chǎng)地條件復(fù)雜程度復(fù)雜中等簡單住宅類＞100000m2大型一級(jí)一級(jí)二級(jí)50000m2～100000m2中型一級(jí)二級(jí)三級(jí)＜50000m2小型二級(jí)三級(jí)三級(jí)非住宅類＞50000m2大型一級(jí)一級(jí)二級(jí)10000m2～50000m2中型一級(jí)二級(jí)三級(jí)＜10000m2小型二級(jí)三級(jí)三級(jí)200m200m（查明場(chǎng)地條件，擬利用區(qū)域地質(zhì)條件，獲取相關(guān)參數(shù)，為工程設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。主要任務(wù)有：鉆探鉆探布孔數(shù)量、孔徑、深度、下管及水壓試驗(yàn)要求如下：表3地埋管換熱系統(tǒng)勘查孔工作量勘查等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)勘查孔（個(gè)）≥3≥2≥1注：跨多個(gè)水文地質(zhì)單元（塊段）時(shí)，宜每個(gè)單元（塊段）單獨(dú)布置。120m；150mmUDE32DE25PE1.5MPa1.5MPa30min0.05MPa取樣及測(cè)試內(nèi)容如下：1m5GB50021GB/T50123巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)內(nèi)容如下：48h5～761h151h0.512h；0.5）測(cè)試過程中，熱（冷）負(fù)荷和流量應(yīng)基本保持恒定（波動(dòng)范圍在±5），0.2m/s1h124h；（）A；查明場(chǎng)地條件，獲取相關(guān)參數(shù)，為工程設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。主要任務(wù)有：勘查井施工要求如下：表4地下水換熱系統(tǒng)淺層地?zé)崮芸辈楣ぷ髁靠辈榉旨?jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)勘查井（個(gè)）≥3≥2≥1回灌試驗(yàn)（組）≥3≥2≥1注：跨多個(gè)水文地質(zhì)單元（塊段）時(shí)，宜每個(gè)單元（塊段）單獨(dú)布置。DZ/T0148DZ/T0282—20158.3.2抽水試驗(yàn)內(nèi)容如下：DZ/T0282—20158.6.1.2回灌試驗(yàn)內(nèi)容如下：（組0.01m3；4851/200000（）；水樣分析測(cè)試內(nèi)容如下：GB/T14848。設(shè)計(jì)編寫前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，設(shè)計(jì)編寫提綱及要求應(yīng)按附錄D執(zhí)行?？辈楣ぷ魍瓿珊?，應(yīng)編寫勘查報(bào)告，報(bào)告編寫提綱及要求應(yīng)按附錄E執(zhí)行。試驗(yàn)綜合成果圖繪制參照附錄F執(zhí)行。附錄A（資料性）計(jì)算方法（1h0.3根據(jù)線熱源理論，流入與流出地埋管的水溫平均值的計(jì)算式為：T

T (A.1)f r2

H b 0 式中：TfQheatλ，W/(m?℃)；am2/s；ts；rm；γ0.5772；Rbm?℃/W；T0m上式可寫為線性形式，即：TfklntmkQheat4Hm

ln4aRTH r2

b 0 繪制Tf隨lnt的變化曲線，求取其斜率，可以計(jì)算得到巖土體的平均熱導(dǎo)率。再根據(jù)Tf隨lnt的變化曲線的截距，可計(jì)算出單位深度鉆孔總熱阻Rb和熱擴(kuò)散率a。豎直地埋管換熱器的熱阻計(jì)算如下：U(A.21式中：

Rf

.....................................(A.2)diKRf（m·K/W）；di——U（m）；K[W/(m2·K)UR 1 ln

............................(A.3)pe dddp e o i式中：

de

ndo (A.4)Rpe——U（m·K/W）；λP——U[W/(m·K)]；do——U（m）；de——U形管的當(dāng)量直徑（m）；對(duì)單U形管，n＝2；對(duì)雙U形管，n＝4。50m）：dbR 1 lndb (A.5)db式中：

2b

eRb——鉆孔灌漿回填材料的熱阻（m·K/W）；λb——灌漿材料熱導(dǎo)率[W/(m·K)]；db（m）。R 1 I (A.6)s 2s 1es對(duì)于多個(gè)鉆孔：

Iu2

ds (A.7)s 1 N Rs2

I2

I2

(A.8)式中：

s

i2

Rs——地層熱阻（m·K/W）；I（A.7）λs[W/(m·K)]；α——巖土體的熱擴(kuò)散率（m2/s）；br——鉆孔的半徑（m）；bτ——運(yùn)行時(shí)間（s）；ix——為第i個(gè)鉆孔與所計(jì)算鉆孔之間的距離（m）。i1 r R I b (A.9)psp p式中：

s Rsp（m·K/W）；τp8h。豎直地埋管換熱器鉆孔的長度計(jì)算如下：LcRfRpescp1cR1 (A.10c

t

EER /2 (A.11)式中：cLc——冷況，直地管熱所鉆的總度Q ——源泵組額定負(fù)（kW）；cEER——水源熱泵機(jī)組的制冷性能系數(shù)；tmax——制冷工況下，地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的設(shè)計(jì)平均溫度，通常取37℃；∞t （℃）；∞cFcc1 T Tc1 c2 TTc2 L10cRfRpebshp1hCP1 (A.12h tt COP min /2 (A.13)式中：Lh——供熱工況下，豎直地埋管換熱器所需鉆孔的總長度（m）；Qh——水源熱泵機(jī)組的額定熱負(fù)荷（kW）；COP——水源熱泵機(jī)組的供熱性能系數(shù)；Tmin2℃～5hF hTh1——一個(gè)供熱季中水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行小時(shí)數(shù)，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間取一個(gè)月時(shí)，Th1Th2——一個(gè)供熱季中的小時(shí)數(shù)。當(dāng)運(yùn)行時(shí)間取一個(gè)月時(shí)，Th2為最冷月份的小時(shí)數(shù)。熱均衡分析如下：Q (A.14)式中：Qin（kJ）；Qout（kJ）；ΔQ——熱儲(chǔ)存量的變化量，單位為千焦（kJ）。附錄B（）表B.1為空氣、水和幾種常見巖土的比熱容、密度、熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率。表B.1巖土熱物性參數(shù)表巖石名稱比熱kJ/kg·℃密度kg/m3熱導(dǎo)率w/m·℃熱擴(kuò)散率m2/d花崗巖0.69126603.3600.899石灰?guī)r0.60525503.6001.303砂巖0.68923802.5171.142干頁巖a0.64～0.860.055～0.074鈣質(zhì)砂(含水率43%)a2.21516700.7120.017干石英砂(中-細(xì)粒)a0.79416500.2640.017石英砂(含水率8.3%)a1.00317500.5860.029砂質(zhì)粘土(含水率15%)a1.37917800.9210.032砂（砂礫石）a0.770.039粉砂a1.670.050亞粘土a0.910.042粘土1.27420801.5550.318粉質(zhì)粘土1.22419901.5840.274粉土1.18219701.6860.306砂（飽水）a2.500.079閃長巖0.60826902.4830.486變粒巖0.75927603.0541.470安山巖0.89625001.7321.272空氣(常壓)a1.0031.290.0231.536冰a2.0489202.2190.102水(平均)a4.18010000.5990.012回填膨潤土（含有20%～30%的固體）a0.73～0.75回填混合物（含有20%膨潤土、80%石英砂）a1.47～1.64回填混合物（含有15%膨潤土、85%石英砂）a1.00～1.10回填混合物（含有10%膨潤土、90%石英砂）a2.08～2.42回填混合物（含有30%膨潤土、70%石英砂）a2.08～2.42a（DZ/T0225—2009）B.1實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)匯總。附錄C（資料性）腐蝕性及結(jié)垢性評(píng)價(jià)可參照工業(yè)上用腐蝕系數(shù)來衡量水的腐蝕性：Kk＞0Kk＜0Kk+0.0503Ca2+＞0Kk＜0Kk+0.0503Ca2+＜03 對(duì)性水1.008rHrFe2rMg2rCO2 3 3對(duì)堿水1.008rMg2 (C.2)3式中：r——離子含量的每升毫克當(dāng)量（毫摩爾）數(shù)。C.2結(jié)垢性評(píng)價(jià)C.2結(jié)垢性評(píng)價(jià)可參照工業(yè)上用鍋垢總量來衡量水的結(jié)垢性：H0＜125H0=125～250H0=250～500H0≥500鍋垢量計(jì)：HoC(C.3)式中：S——地?zé)崃黧w中的懸浮物含量（mg/L）；C——膠體含量C=SiO2+Fe2O3+Al2O3（mg/L）；R——離子含量的每升毫克當(dāng)量數(shù)。2322附錄D（）第一章前言（第二章區(qū)域地質(zhì)