[發(fā)明專利]一種土壤毛細孔隙中土-水粘附力的測定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010073020.7
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111220540B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 井彥林;武超毅;喬菲;胡永華;張亞國;張旭彬;黃文峰;李潔茹
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;G01N24/08
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務所 61213
• 代理人: 劉崇義

1.一種土壤毛細孔隙中土-水粘附力的測定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、獲取待測土樣中的束縛水飽和度：利用核磁共振成像分析儀測定待測土樣中的束縛水飽和度；

步驟二、放置待測土樣：向離心套筒底部放置濾紙，將待測土樣從核磁共振成像分析儀中取出，在其外側包紗布或熱縮膜后，放置在帶有濾紙的離心套筒內；

步驟三、待測土樣的離心試驗，過程如下：

步驟301、將裝有待測土樣的離心套筒放入離心機中；

步驟302、再取三個與待測土樣同質量且形狀相同的試樣分別裝入離心套筒中，并放入離心機中，使離心機中四個離心套筒呈中心對稱布設；

步驟303、蓋好離心機蓋子，設置離心機轉速，對待測土樣進行離心試驗；

步驟四、獲取當前離心力：根據(jù)公式計算當前離心力P，其中，Δρ為水密度與空氣密度之差，L為待測土樣長度，R_e為待測土樣的外旋轉半徑，n為離心機轉速；

步驟五、待測土樣去水：待測土樣的離心試驗結束后，將待測土樣從離心套筒中取出，將待測土樣表面水漬吸去，此時待測土樣變?yōu)闇y后土樣，并稱量所述測后土樣的質量；

步驟六、將測后土樣視為待測土樣，循環(huán)步驟一至步驟五，直至待測土樣中束縛水飽和度小于20％；

步驟七、獲取當前離心力關于束縛水飽和度的微段插值函數(shù)，過程如下：

步驟701、利用origin軟件建立束縛水飽和度和對應的當前離心力之間非線性關系，調取origin軟件中的非線性曲線擬合模塊，擬合束縛水飽和度和對應的當前離心力之間的曲線；

步驟702、將origin軟件中擬合的束縛水飽和度和對應的當前離心力之間的曲線導入MATLAB數(shù)值分析軟件內，對曲線進行微段分割，在每個微段曲線內，采取插值法求出每個微段曲線的微段插值函數(shù)P_i＝f_i(x)，其中，變量x表示束縛水飽和度，P_i為第i個微段曲線中關于變量x的當前離心力因變量，f_i(·)為第i個微段曲線中當前離心力關于束縛水飽和度的函數(shù)映射關系，i為微段曲線編號且i＝1,2，…I，I為擬合的束縛水飽和度和對應的當前離心力之間的曲線中微段曲線的分割總數(shù)；

步驟八、測定土壤對毛細水粘附力，過程如下：

步驟801、根據(jù)公式計算第i個微段曲線的微段插值函數(shù)P_i＝f_i(x)的曲率半徑R_i，其中，P_i'為P_i的一階導數(shù)，P_i”為P_i的二階導數(shù)；

對I個曲率半徑值進行由大至小排序，獲取最小曲率半徑R_min；

再通過最小曲率半徑R_min獲取對應位置處的束縛水飽和度x₀；

步驟802、將束縛水飽和度x₀帶入其對應的微段插值函數(shù)中，計算此時的離心力在土壤毛細孔隙中毛細水全部流出之前土體結構率先破壞，最小曲率半徑R_min時土體結構破壞，待測土樣土體結構破壞時的離心力為土壤對毛細水的粘附力，即離心力為土壤毛細孔隙中土-水粘附力。

2.按照權利要求1所述的一種土壤毛細孔隙中土-水粘附力的測定方法，其特征在于：步驟二中待測土樣首次放置在帶有濾紙的離心套筒內時，待測土樣為飽和土樣；

所述飽和土樣的制作過程為：將采集的土壤土樣先烘干，再加水飽和。

3.按照權利要求2所述的一種土壤毛細孔隙中土-水粘附力的測定方法，其特征在于：所述飽和土樣尺寸為Φ25mm×H30mm。

4.按照權利要求1所述的一種土壤毛細孔隙中土-水粘附力的測定方法，其特征在于：所述濾紙的尺寸為Φ25mm。

5.按照權利要求1所述的一種土壤毛細孔隙中土-水粘附力的測定方法，其特征在于：步驟一中利用核磁共振成像分析儀輸出的T2譜分布圖測定待測土樣中的束縛水飽和度。

6.按照權利要求1所述的一種土壤毛細孔隙中土-水粘附力的測定方法，其特征在于：步驟702中，對曲線進行微段分割時，每個微段曲線中兩端點對應的束縛水飽和度的差值絕對值為10^-5～5×10^-5。