于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土。砂土透水性好。
粉土：粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且
塑性指数等于或小于10的土。
粘性土：塑性指数大于10的土，防水性能好，不易被水冲蚀
流失，具有较大粘聚力。
松散沉积物是由大小不等的颗粒组成的，固体颗粒 构成土的骨架，其间布满相互贯通的孔隙。孔隙中被水和 空气充填。
碎石土分类表
颗粒形状 圆形及亚圆形为主 棱角形为主
颗粒级配
粒径大于200mm的颗粒质量 超过总质量的50%
圆形及亚圆形为主 棱角形为主
粒径大于20mm的颗粒质量 超过总质量的50%
圆形及亚圆形为主
粒径大于2mm的颗粒质量超
棱角形为主
过总质量的50%
注;定名时，应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定
砂土：粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的50%，粒径大
地球内部的热能 与上覆变温带的 影响在这一带内 处于相对的平衡
常年恒定
随深度递增，地温是深
度的函数，通常每百米温
度升高2.5～3℃，在地热 田或地热异常区可达到每 百米4～8℃。
大地热流影响 范围
地温场特点
浅层地温是指常温面的温度，因为它不随深
度和时间的变化而变化，因此用它代表某地区的
浅层地温场特征。
孔隙度：土样中所有孔隙空间体积之和与该土样体积 的比值。一般土的孔隙度为20～50%。孔隙度主要取决于 分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结、充填情 况也影响孔隙度。
分选程度好，颗粒均匀，孔隙度大。
分选程度差，颗粒大小悬殊，孔隙度小。
颗粒形状不规则，棱角明显，孔隙度也大。
1—分选良好，排序疏松的砂； 2—分选良好，排列紧密的砂；
线源模型计算
可控工况恒热流模拟 试验
全年动态平衡模拟
获得岩土平均导热系数
逆推试算
传热分析
单孔每米地埋管换热器设定 工况下的换热量（W/m）
直接计算
确定地埋管换热器数量（m）
热响应法即是给受测物体已知的热负荷，观测其温
度变化（响应）的方法。分为实验室标本测试和现场热响
应测试。测试结果是加热量与温度响应的函数关系（可以
这就为地下水的赋存提供了必要的空间条件。按维尔纳茨 基（В．И．Вернадский）的形象说法，“地壳表层就好 象是饱含着水的海绵”。
将岩石空隙作为地下水储存场所和运动通道研究时， 可分为三类，即：
松散岩石中的孔隙 坚硬岩石中的裂隙 可溶岩石中的溶穴
地下水通过循环 实现了热量及化 学组分的传输， 经常与环境发生 物质、能量与信 息的交换，时刻 处于变化之中
岩土体热物性：岩土体导热系数、比热、热扩散率等。

目前常见的岩土体热物性参数测试方法：
录井查表法 取样测试法 现场热响应法
其中取样法测试法常用于区域勘查和资源评价；现场热响 应法是现阶段工程上广泛采用的测试方法。
现场钻凿测试孔
查表法
取样分析法
恒定热流模拟试验
地层编录、查表计算
取原状土样实验室分析 加权平均
时间
垂向
影响因素
变温带
(1-15m)
常温面
恒温带
(＞20m)
地温有着日、季节、 多年、乃至世纪的变 化。 地温是时间的函 数
增、降温交替变化，时 增时降
太阳能和大地 热流共同影响 范围
不随时间变化，深度一定的地温特征值。中 国已测得常温面深度在15～30m间，其温度 一般比当地年平均气温高1～2℃。
它和当地的年平均气温相近。浅层地温随纬 度或高程的增加而下降，反之上升。
在中纬度地区冬夏都有需求，两季都有可利 用的温差。在低或高纬度地区仅能在单季节使用， 可利用温差较小。
温度(℃)
变温带 常温面 恒温(垂向增温)带
深度(米)
每月地温场垂直分布曲线
北京地区浅层地热不同深度变化曲线
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
类比其它响应试验方法），也可以通过模型计算得到热物
性参数。 25 0 2 4 6 8
b－潜水；c－承压水
上层滞水：当包气带存在局部隔水层（弱透水层）时，局部隔水层 （弱透水层）上会积聚具有自由水面的重力水。
潜 水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。潜水没 有隔水顶板，或只有局部的隔水顶板。潜水的表面为自由水面，称作潜 水面；从潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层的厚度。潜水面到地面 的距离为潜水埋藏深度。
承 压 水：充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。
地下水分类表
3、地温场分布及特点
地温场是地球表面及近地 表处的温度场，主要取决于 太阳辐射热和内热的均衡。
由变温带、常温面、恒温 带（增温带）组成。
８℃
冬天
15 m 22 m
地表 20℃
夏天
14℃
温度
深度 200 m
22℃
11
地温场的分布
（孔隙水）
3—分选不良的，含泥、砂的砾石； 4—经过部分胶结的砂岩；
（孔隙水）
5—具有结构性孔隙的粘土； 6—经过压缩的粘土；
（束缚水）
7、8—具有溶隙及溶穴的可溶岩 （裂隙水）
地下水是一种重要 的地质营力，其主要作 用是应力的传递者与热 量及化学组分的传输者。
2、地下水分类 地壳表层十余公里范围内，都或多或少存在着空隙，
浅层地温能开发利用会暂时打破岩土体原 来的热平衡，形成温度异常，导致地下水的循 环及热量的传递的加快，一段时期后一定深度 温度场将得到恢复或形成新的平衡。
二、热物性测试方法
传热的三种方式分别为传导、对流、辐射。
地下水换热系统（热对流） 换热量与地下水流速、利用温差等有关
地埋管换热系统（热传导） 换热量与岩土体热物性、换热温差等有关
目录
一、地质基础知识 二、热物性测试 三、浅层地温能开发利用适宜区划分 四、浅层地温能资源量计算
一、地质基础知识
1、土分类及命名
土主要分成碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。 碎石土、砂土属于粗粒土，按粒径级配分类。 粉土、粘性土属于细粒土，按塑性指数分类。
土的名称 漂石 块石 卵石 碎石 圆砾 角砾
-10
0 0m 0.4m 0.8m 1.2m 1.6m 2.0m 2.4m 2.8m 3.2m 3.6m 4.0m 4.4m 4.8m
10
20
30
北京地区浅层地热不同月份变化曲线
浅层地温能本质
岩土体正因存在于地球表层，受大气温度 和地球热传导多重影响，在一定深度内处于动 态的热量平衡，地温接近年平均气温，其季节 性温差形成自然资源。