[發(fā)明專利]一種土壤毛細(xì)孔隙中土-水粘附力的測(cè)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010073020.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111220540B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 井彥林;武超毅;喬菲;胡永華;張亞國(guó);張旭彬;黃文峰;李潔茹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N19/04
• 分類號(hào): G01N19/04;G01N24/08
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 劉崇義

本發(fā)明公開(kāi)了一種土壤毛細(xì)孔隙中土?水粘附力的測(cè)定方法，包括步驟：一、獲取待測(cè)土樣中的束縛水飽和度；二、放置待測(cè)土樣；三、待測(cè)土樣的離心試驗(yàn)；四、獲取當(dāng)前離心力；五、待測(cè)土樣去水；六、將測(cè)后土樣視為待測(cè)土樣，循環(huán)步驟一至步驟五，直至待測(cè)土樣中束縛水飽和度小于20％；七、獲取當(dāng)前離心力關(guān)于束縛水飽和度的微段插值函數(shù)；八、測(cè)定土壤對(duì)毛細(xì)水粘附力。本發(fā)明通過(guò)對(duì)待測(cè)土樣進(jìn)行離心試驗(yàn)，估算出土體在離心作用下結(jié)構(gòu)將要發(fā)生變化時(shí)土體對(duì)毛細(xì)水粘附力即黏性摩阻力大小，揭示了不同離心力作用下試樣中孔喉分布情況，并根據(jù)孔喉的分布，進(jìn)一步揭示土樣中孔隙水的流動(dòng)規(guī)律，對(duì)計(jì)算毛細(xì)水上升高度及土滲流范圍估計(jì)具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土壤毛細(xì)孔隙中土-水粘附力的測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種土壤毛細(xì)孔隙中土-水粘附力的測(cè)定方法。

背景技術(shù)

土壤入滲是一個(gè)較為傳統(tǒng)而重要的研究課題，土壤入滲規(guī)律關(guān)系著地下水的均衡及自然環(huán)境的質(zhì)量，也與人類生活息息相關(guān)。同時(shí)由于入滲的原因，也會(huì)帶來(lái)很多地質(zhì)災(zāi)害，如滑坡，崩塌，地面沉降等。學(xué)者們?cè)絹?lái)越重視對(duì)土壤的滲透特性的研究。由于土壤的孔隙較小，入滲規(guī)律較復(fù)雜。水在其中的入滲過(guò)程影響因素較多，其入滲不完全是由于重力或水頭壓力的作用所致。水在土壤中的入滲，相當(dāng)于在一個(gè)毛細(xì)管道中流動(dòng)，表面張力的作用對(duì)水的入滲起到驅(qū)動(dòng)作用，而另一個(gè)很重要的力即土顆粒表面與水的粘附力，對(duì)水的入滲起到了非常重要的作用，所以水的入滲是在表面張力、重力及粘附力的共同作用下進(jìn)行的。目前，水的表面張力測(cè)試已比較成熟，重力可通過(guò)計(jì)算得出，如果可測(cè)到毛細(xì)孔隙中土壤與水粘附力，則可對(duì)土壤中水的入滲規(guī)律進(jìn)行更準(zhǔn)確而科學(xué)的分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種土壤毛細(xì)孔隙中土-水粘附力的測(cè)定方法，通過(guò)對(duì)待測(cè)土樣進(jìn)行離心試驗(yàn)，估算出土體在離心作用下結(jié)構(gòu)將要發(fā)生變化時(shí)土體對(duì)毛細(xì)水粘附力即黏性摩阻力大小，揭示了不同離心力作用下試樣中孔喉分布情況，并根據(jù)孔喉的分布，進(jìn)一步揭示土樣中孔隙水的流動(dòng)規(guī)律，對(duì)計(jì)算毛細(xì)水上升高度及土滲流范圍估計(jì)具有重要意義，便于推廣使用。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種土壤毛細(xì)孔隙中土-水粘附力的測(cè)定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

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

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

步驟三、待測(cè)土樣的離心試驗(yàn)，過(guò)程如下：

步驟301、將裝有待測(cè)土樣的離心套筒放入離心機(jī)中；

步驟302、再取三個(gè)與待測(cè)土樣同質(zhì)量且形狀相同的試樣分別裝入離心套筒中，并放入離心機(jī)中，使離心機(jī)中四個(gè)離心套筒呈中心對(duì)稱布設(shè)；

步驟303、蓋好離心機(jī)蓋子，設(shè)置離心機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)待測(cè)土樣進(jìn)行離心試驗(yàn)；

步驟四、獲取當(dāng)前離心力：根據(jù)公式計(jì)算當(dāng)前離心力P，其中，Δρ為水密度與空氣密度之差，L為待測(cè)土樣長(zhǎng)度，R_e為待測(cè)土樣的外旋轉(zhuǎn)半徑，n為離心機(jī)轉(zhuǎn)速；

步驟五、待測(cè)土樣去水：待測(cè)土樣的離心試驗(yàn)結(jié)束后，將待測(cè)土樣從離心套筒中取出，將待測(cè)土樣表面水漬吸去，此時(shí)待測(cè)土樣變?yōu)闇y(cè)后土樣，并稱量所述測(cè)后土樣的質(zhì)量；

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

步驟七、獲取當(dāng)前離心力關(guān)于束縛水飽和度的微段插值函數(shù)，過(guò)程如下：

步驟701、利用origin軟件建立束縛水飽和度和對(duì)應(yīng)的當(dāng)前離心力之間非線性關(guān)系，調(diào)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(duì)應(yīng)的當(dāng)前離心力之間的曲線；