第44卷第4期2023年4月太阳能学报ACTAENERGIAESOLARISSINICAVol.44,No.4Apr.,2023收稿日期：2022-06-02基金项目：陕西省自然科学基础研究计划——一般项目通信作者：李庆（1996—），男，硕士，主要从事桩基方面的研究。2428840921@qq.comDOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0812文章编号：0254-0096（2023）04-0539-08黄土地基中能量桩热力学特性及承载变形性状模型试验研究曹卫平，李庆，李清源（西安建筑科技大学土木工程学院，西安710055）摘要：能量桩通过内置循环管与周围土体进行热交换来开采浅层地热能。通过室内模型试验，测试4个完整的冷热循环过程中能量桩仅受温度作用及热-力耦合两种工况下的桩身和桩侧土体温度、桩顶和桩侧土表面沉降、桩顶荷载及桩身内力，分析黄土地基中埋设单U形换热管的能量桩热力学及承载变形特性。试验结果表明，对于每个冷热循环过程，随循环时间增加能量桩热交换效率逐渐降低并趋于稳定状态，黄土地基中能量桩桩身温度随深度增加逐渐减小。冷热循环会使能量桩桩顶产生累积沉降，与仅受温度作用工况相比，在热-力耦合作用下能量桩桩顶累积沉降较大，桩侧土表面沉降较小，而桩侧土体受影响范围则较大。对于两种工况，冷热循环稳定后能量桩最大附加应力均出现在桩身中部，热循环时桩身上部摩阻力为负，下部摩阻力为正，冷循环时则相反。关键词：能量桩；黄土地基；模型试验；冷热循环；热-力耦合中图分类号：TU473.1文献标志码：A0引言能量桩技术将传统桩基与地源热泵技术相结合，通过内置于桩体的热交换管与周围土体进行热量交换，以此开采浅层地热能。能量桩技术具有空间利用率高、经济绿色等诸多优点，近年来逐渐成为建筑节能技术研究的热点。RottaLoria等［1］通过数值模拟分析了饱和砂土中能量桩热力学特性，发现能量桩受热荷载作用时桩顶位移会不断积累、桩身热量会发生大量转移。郝耀虎等［2］利用数值方法研究了桩端受不同约束条件时桩身内力的变化特点，指出温度循环时能量桩最大应力出现在桩身中部，热循环时桩端约束对桩身应力分布的影响大于冷循环。Sutman等［3］基于现场试验对比分析了桩顶约束的影响，发现能量桩的热力行为高度依赖于桩顶及桩端的约束水平。郭易木等［4］通过原位试验分析了预应力高强度混凝土能量桩的桩身受力特性，发现桩侧土体的强度越大，对桩身约束越强，引起的桩身附加热应力也越大。包小华等［5］基于室内缩尺模型试验研究了砂土中能量桩热力学行为，试验结果表明能量桩...
