[發明專利]一種高鐵微膨脹泥巖地基膨脹力確定方法及相關裝置

在審

• 申請號: 202210433546.0
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114818449A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 薛彥瑾;王起才;馬麗娜;余云燕;張戎令;任天宇;申昊;王多偉;包喜康;安榮
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 杜楊

1.一種高鐵微膨脹泥巖地基膨脹力確定方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取微觀參數，其中，所述微觀參數包括蒙脫石顆粒的體相相對電容率、層間相對電容率、晶層表面電荷密度、靜電力常量、單位電荷量、晶層厚度、離子半徑關聯量、晶層間距以及晶層厚度；

依據所述微觀參數確定每個蒙脫石顆粒的晶層膨脹力；

依據每個蒙脫石顆粒的晶層膨脹力確定所有蒙脫石顆粒的橫向膨脹力與豎向膨脹力；

依據所述蒙脫石顆粒的橫向膨脹力與豎向膨脹力確定等效蒙脫石顆粒的橫向膨脹力與豎向膨脹力；

獲取微膨脹泥巖的膨脹性定量值；

依據所述膨脹性定量值、所述等效蒙脫石顆粒的橫向膨脹力與豎向膨脹力確定微膨脹泥巖的橫向膨脹力與豎向膨脹力。

2.如權利要求1所述的高鐵微膨脹泥巖地基膨脹力確定方法，其特征在于，所述等效蒙脫石顆粒的豎向膨脹力滿足公式：

所述等效蒙脫石顆粒的橫向膨脹力滿足公式：

其中，P_v3表示等效蒙脫石顆粒的豎向膨脹力，P_h3表示等效蒙脫石顆粒的橫向膨脹力，N_A表示阿伏伽德羅常數，p_s表示蒙脫石顆粒的晶層膨脹力，m₁表示微膨脹泥巖中等效蒙脫石含量，M表示蒙脫石的相對分子質量，b表示預設參數。

3.如權利要求2所述的高鐵微膨脹泥巖地基膨脹力確定方法，其特征在于，當所述微膨脹泥巖的豎向膨脹力為所述微膨脹泥巖的橫向膨脹力的1/4，且b＝0.35時，所述微膨脹泥巖的豎向膨脹力滿足公式：

所述微膨脹泥巖的橫向膨脹力滿足公式：

其中，ε_b表示蒙脫石顆粒的體相相對電容率，ε_c表示蒙脫石顆粒的層間相對電容率，H_α表示Hamaker常數，L表示常數，w表示蒙脫石顆粒的晶層表面電荷密度，k表示蒙脫石顆粒的靜電力常量，e₀表示蒙脫石顆粒的單位電荷量，r_s表示蒙脫石顆粒的晶層厚度的一半，δ_s表示與蒙脫石顆粒的離子半徑有關的量，d₀表示蒙脫石顆粒晶層間距，λ表示蒙脫石顆粒的晶層厚度，Z表示微膨脹泥巖的膨脹性定量值，M表示蒙脫石的相對分子質量，表示4℃水的密度，ρ表示泥巖的密度，S表示泥巖比表面積，G表示泥巖比重，w_i表示泥巖的含水率，N_A表示阿伏伽德羅常數。

4.如權利要求3所述的高鐵微膨脹泥巖地基膨脹力確定方法，其特征在于，所述微膨脹泥巖膨脹性定量值滿足公式：

Z＝6.28m₁+1.38；

其中，m₁表示微膨脹泥巖中等效蒙脫石含量，其計算公式為：

m₁＝m₀+i₀/10+k₀/60

式中，m₁為等效蒙脫石含量；m₀為蒙脫石含量；i₀為伊利石含量；k₀為高嶺石含量。

5.如權利要求1所述的高鐵微膨脹泥巖地基膨脹力確定方法，其特征在于，所述蒙脫石顆粒的晶層膨脹力滿足公式：

其中，p_s表示蒙脫石顆粒的晶層膨脹力，ε_b為蒙脫石顆粒的體相相對電容率，ε_c為蒙脫石顆粒的層間相對電容率，H_α為Hamaker常數，L為常數，w為蒙脫石顆粒的晶層表面電荷密度，k為蒙脫石顆粒的靜電力常量，e₀為蒙脫石顆粒的單位電荷量，r_s為蒙脫石顆粒的晶層厚度的一半，δ_s為與蒙脫石顆粒的離子半徑有關的量，d₀為蒙脫石顆粒的晶層間距，λ為蒙脫石顆粒的晶層厚度。