[發明專利]強吸附水含量測試方法、裝置、介質及電子設備

在審

• 申請號: 202211733694.0
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN116087258A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 田慧會;韋昌富
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G01N15/08
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 姚萱萱

本申請公開了強吸附水含量測試方法、裝置、介質及電子設備，其中，所述方法包括：獲取水密度；檢測土體，得到土體的孔隙水所處的孔隙表面積、孔隙水所處的孔隙體積和土體的比表面積；采用核磁共振儀檢測土體，得到孔隙水的縱向弛豫時間；對土體進行核磁共振變場實驗，得到土顆粒表面強吸附水層的弛豫時間；根據孔隙水的縱向弛豫時間、孔隙水所處的孔隙表面積和孔隙水所處的孔隙體積，得到縱向弛豫率；根據縱向弛豫率和土顆粒表面強吸附水層的弛豫時間，得到土體顆粒表面的強吸附水層厚度；根據土體的比表面積、土體顆粒表面的強吸附水層厚度和水密度，得到土體強吸附水含量。通過本申請能夠對強吸附水含量進行直接測量，測量速度快。

背景技術

土體液態水指的是土體孔隙中的水,按其存在的狀態、性質和流動的方式，可分為吸附水、毛細水與重力水。其中，吸附水又可以分為強吸附水和弱吸附水。強吸附水作為與土顆粒表面直接接觸的一類孔隙水,其含量及變化會對土體尤其是黏性土體的各種工程力學與滲流特性產生重要的影響。強吸附水甚至被認為是土體中不同于土體顆粒和水分的單獨一相。

目前關于巖土體吸附水的直接測量方法主要有X射線衍射法、加壓排水法、離心機法、吸濕法、容量瓶法、電化學法、離子交換法、核磁共振法和熱重分析法。但這些方法大部分是以單分散、剛性、球形的稀分散體系為基礎建立的,實際應用起來很不方便,其中有些方法對試樣具有破壞性,測量結果不準確且比較費時。

因此，亟需一種直接測試強吸附水含量的方法，提高強吸附水測量的準確性。

發明內容

本申請的實施例提供了強吸附水含量測試方法、裝置、介質及電子設備，能夠對強吸附水含量進行直接測量，測量效果好。

本申請的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本申請的實踐而習得。

根據本申請實施例的第一方面，提供了強吸附水含量測試方法，包括：

獲取水密度；

檢測土體，得到土體的孔隙水所處的孔隙表面積、孔隙水所處的孔隙體積和土體的比表面積；

采用核磁共振儀檢測土體，得到孔隙水的縱向弛豫時間；

對土體進行核磁共振變場實驗，得到土顆粒表面強吸附水層的弛豫時間；

根據孔隙水的縱向弛豫時間、孔隙水所處的孔隙表面積和孔隙水所處的孔隙體積，得到縱向弛豫率；

根據縱向弛豫率和土顆粒表面強吸附水層的弛豫時間，得到土體顆粒表面的強吸附水層厚度；

根據土體的比表面積、土體顆粒表面的強吸附水層厚度和水密度，得到土體強吸附水含量。

在本申請的一些實施例中，基于前述方案，所述根據孔隙水的縱向弛豫時間、孔隙水所處的孔隙表面積和孔隙水所處的孔隙體積，得到縱向弛豫率，包括：

采用如下公式得到縱向弛豫率：

其中，ρ₁為縱向弛豫率，V為孔隙水所處的孔隙體積，T₁為孔隙水的縱向弛豫時間，S為孔隙水所處的孔隙表面積。

具體的，基于宏觀核磁共振理論，土體中孔隙水通常處于快速擴散區，其縱向弛豫時間可以采用如下公式表示：

其中，T₁為孔隙水的縱向弛豫時間，T_1B為自由水的弛豫時間，ρ₁為縱向弛豫率，S為孔隙水所處的孔隙表面積，V為孔隙水所處的孔隙體積，T_1s為土顆粒表面強吸附水層的弛豫時間，λ為土體顆粒表面的強吸附水層厚度。