《地热资源开发利用评价中土工样品比热容试验方法》

ICS27.180

CCSF15

团体标准

T/XXXXXX—20XX

地热资源开发利用评价中土工

样品比热容试验方法

SoilTestforspecificheatcapacityofgeothermalresources

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

河南省地质灾害防治和生态保护修复协会发布

T/XXXXXX—20XX

地热资源开发利用评价在土工样品比热容试验方法

1适用范围

本标准适用于原状或扰动的黏性土或砂质土。检出限（测定范围）：0.1~8.0kJ/(kg·℃)

2规范性引用文件

本标准内容引用了下列文件或其中的条款。凡是注日期的引用文件，仅该日期对应的版

本适用于本文件。

GB/T1-2020标准化工作导则

GB/T20000标准化工作指南

GB/T20001标准化编写规则

3术语和定义

地热资源开发利用评价中土工样品比热容(SoilTestforspecificheatcapacityof

geothermalresources),为方便起见，以下本文中简称比热容（specificheatcapacity），

是单位质量土样的热容量，即单位质量土样改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是

表示土样热性质的物理量。

4方法提要

本比热容测试采用冷却法，在土试样中心插入热电偶，当土试样中心温度在恒温箱达到

均匀平衡状态，以水（4.2kJ/(kg·℃)）为标准样品，测定土、水的比热容，将加热的土

样（温度及热电偶测量）放入水中，水放入恒温保温瓶中。水随着加热的土样面而温度升高，

热电偶数字显示水的平衡温度，即为水的终温。通过计算测试土试样的各参数值便可得出土

试样的比热容。

热电偶测温技术是当前生产实际中常用的测试方法，它比一般的温度计测温方法有着测

量范围广，测量值精度高，可以自动补偿热电偶的非线性因素等优点。

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5仪器设备

5.1比热容测试仪。

5.2测试仪正常工作环境条件:

5.2.1温度在20℃～30℃范围内；

5.2.2相对湿度不大于80%；

5.2.3周围无震动、无腐蚀性介质和无较强电磁场干扰的环境中；

5.2.4电源电压的波动范围不应超过额定电压的±10%

5.3其他设备：切土刀、钢丝锯、天平、烘箱等

5.4所用主要设备均需法定计量校准。

6操作步骤

6.1样品制作

6.1.1将试样放入切土盘上下圆盘之间，用钢丝锯切成规定尺寸的园柱。（或取代表性扰动

岩土）；

6.1.2用小钢针在样柱中间打小孔。加盖防水膜，冷藏保持好水分尽快（小于3小时）测，

或者把样品烘干试验，用含水率校正。同时，取代表性土样做含水率。

6.2测试系统标定；

6.2.1将岩土样换成水样；

6.2.2按照样品测试的方法，测试水标样的比热容C1，与水的比热容标准值4.2kJ/(kg·℃）

比较来计算测试系统标定系数，以多次（3～5）测定的稳定值（相邻两次测试值之差

小于允许值）的算术平均值为最终结果。

6.3样品测试（按设备操作要求，进行试验。）

6.3.1称重试样质量M2，将试样放入烘箱内，并将热端热电偶插入土样的中心位置，将冷

端热电偶插入放冰保温瓶的冰中，加热试样，一般比室温高20℃，测量试样温度(均

恒温度)即试样初温T1；

6.3.2称重水的质量M1，放入保温瓶中，并将另一根热端热电偶插入水中，测量水中温度

即水的初温T2；

6.3.3将加热的试样迅速放入存水的保温瓶中，水中温度上升，等水中温度稳定后记录水的

终温T3；

6.3.4将数据填入记录表中，算出样品的比热容。连续试验三次，以平均值报出。

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7结果计算

7.1按式（7.1）计算比热容：

C=4.2×M1×(T3-T2)/M2×(T1-T3)（6.1）

式中C-------岩土样品的比热容，kJ/(kg·℃）

4.2------水的比热容参考标准值，kJ/(kg·℃）

M1------水的质量，g；

M2-------岩土试样的质量，g；

T1--------岩土试样的初温，℃

T2--------水的初温，℃

T3--------水的终温，℃

7.2测试结果表示至小数点后第二位；测试结果相对误差值≦5﹪。

8记录

8.1本试验的记录表格如表8.1。

表8.1

比热容试验记录表

工程名称：

工程编号：环境温度：℃湿度%RH

设备名称：型号：设备编号：水的比热容：

样品含水率（%）:湿土质量（克）：干土质量（克）：

水质量试样质量试样初温水的初温水的终温比热容（量）

试样编备注

(g)(g)(℃)(℃)(℃)kJ/kg·K

号

M1M2T1T2T3C

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河南省地质灾害防治和生态保护修复协会团体标准

地热资源开发利用评价中土工样品比热容试验方法

编制说明

一、项目概况（包括任务来源、协作单位、主要工作过程、主要起

草人及其所做的工作）

1、项目来源及背景

根据河南省地质灾害防治和生态保护修复协会“豫地灾协发[2023]20号”

文，‘关于征集2024年河南省地质灾害防治和生态保护修复协会团体标准立项建

议的通知’要求，2023年2月28日，递交立项申请有关材料，3月15日，在河

南省地质局1920室，通过由河南省地质灾害防治和生态保护修复协会组织的立

项专家评审，现正在按照专家组提出的建议和项目设计完成节点，向前推进。

背景是：地温能，具有分布广，且具有稳定、可持续、绿色、低碳、环保，

符合国家发展战略等特点，是近几年来我国发展迅猛的朝阳产业。国家早在

2017年1月1日，就批准实施《中华人民共和国可再生能源法（修正本）》，之

后于2020年1月《对检查可再生能源法实施情况报告的意见和建议》、2021年2

月《国家能源局关于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》、2021年4月《关

于促进地热能开发利用的若干意见（征求意见稿）》相继公布出台，中华人民共

和国自然资源部，于2020年4月13日发布，2020年5月1日实施的中华人民

共和国地质矿产行业标准《地热资源评价方法及估算规程》（DZ/T0331-2020），

为大力发展有序发展科学利用地热能，提供了强有力的保障。

但是，与之相适应的土工样品比热容试验方法，各地不统一，比较混乱，都

是借用其他行业近似材料试验检测，可比性不强，针对性不强，给开发利用评价

带来了不便。为此，统一标准很有必要，为地热能更快更好，及由浅层向将来的

深部发展，提供统一的、定量的、可靠的技术支持。填补了该类项目样品测试方

面的空白，具有重大意义。

协助单位华北水利水电大学，发挥其理论和科研优势，结合我单位自2002

年至今，承担了1、河南省鲁山县下汤地热田地热资源普查项目（2002年度）有

关样品检测试验该报告荣获河南省地矿局2003年度科技进步二等奖；

2、河南省洛阳市张庄地热异常区勘查报告（2002年度）有关样品检测试验

该报告荣获河南省地矿局2003年度科技进步三等奖；

3、河南省温县地热资源普查（2009年度）现场试验、室内试验，该报告荣

获河南省地矿局2010年度勘查成果二等奖；

4、河南省遂平县城地热资源普查（2010年度）现场试验、室内试验；

5、2011~2012年，在《地质灾害与环境保护》等期刊上发表《剪切速率对

凝聚力和摩擦角的影响规律》（总第84期）、《天然粘性土导热系数影响因素

的试验研究》（总第92期）等多篇学术论文。

6、2012年～2023年，先后主持实施驻马店市、洛阳市、漯河市、汝州市、

商丘市、郑州市主城区、东部新城区、西部新城区、南阳市、邓州市浅层地热能

调查评价的检测试验，其中，参与漯河市区浅层地热能调查评价编写，获2015

年河南省地质矿产勘查开发局地质科学技术一等奖；等多项地热能相关调查、开

发利用评价项目。这些项目的实施，使我们积累了丰富的实践经验，再加上本实

验室是河南省市场监督管理局资质认定，自1992年以来均为合格单位（现编号

221616040295），有信心能够顺利完成本项目。

试验项目主持人刘子诏，长春地质学院岩化系工业分析专业毕业，高级工程

师，长期从事土木工程实验、水质分析、岩矿分析技术研究，具有丰富的理论知

识与实践经验。2023年~2024年，主持编写河南省地质灾害防治和生态保护修

复协会团体标准《地热资源开发利用评价中土工样品比热容试验方法》及《地热

资源开发利用评价中土工样品导热系数试验方法》两试验方法已通过立项审批，

正在补充完善过程中。

二、标准编制原则和确定标准主要内容（如技术指标、参数、公式、性能要

求、试验方法、检验规则等）的论据（包括试验、统计数据）

1、原则

由于是制订标准，因此，我们要做到试验方法兼顾先进性、经济（实用）

性、可操作性、唯一性、规范性等原则，严格按照GB/T1.1-2020《标准化工作

导则第一部分标准化文件的结构和起草规则》要求编写。

2、内容

标准主要内容包括两项：⑴对样品规格、形态、状态做出规定，由于该试验

参数与样品的结构及含水率有直接关系，所以，对样品规格、形态、状态做出规

定是必须的；⑵对试验仪器、环境、操作人员、试验步骤、试验参数、计量单位、

公式、有效数字、报告格式等做出规定。

3、准确度

我们采用的冷却法、其测试原理与物理学定义完全相同，用去离子水的比热

容做参比，准确度可靠，并且符合热量由高向低扩散的特性，基本消除了周围环

境对测试的影响，测试结果能够代表天然状态。

4、精密度

精密度是用含水率和密度完全一致的人工压制的平行样品做的，因为，天然

样品很难达到结构、密度、含水率等完全一致，结果令人满意。见附表1

5、比对试验

我们还与使用同样方法和不同方法的实验室做了比对试验，结果令人满意，

（有待进一步完善）见附表2

附表1

精密度试验

序实验结果样品岩性密度含水相对偏结备

号kJ/(kg·℃)(塑性指(g/cm3)率（%）差%果注

数）判

别

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/粉质黏土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

实验室间比对试验结果

序实验室名称