本申请公开了强吸附水含量测试方法、装置、介质及电子设备，其中，所述方法包括：获取水密度；检测土体，得到土体的孔隙水所处的孔隙表面积、孔隙水所处的孔隙体积和土体的比表面积；采用核磁共振仪检测土体，得到孔隙水的纵向弛豫时间；对土体进行核磁共振变场实验，得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间；根据孔隙水的纵向弛豫时间、孔隙水所处的孔隙表面积和孔隙水所处的孔隙体积，得到纵向弛豫率；根据纵向弛豫率和土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，得到土体颗粒表面的强吸附水层厚度；根据土体的比表面积、土体颗粒表面的强吸附水层厚度和水密度，得到土体强吸附水含量。通过本申请能够对强吸附水含量进行直接测量，测量速度快。度快。度快。
【技术实现步骤摘要】
强吸附水含量测试方法、装置、介质及电子设备
[0001]本专利技术涉及岩土工程
，特别地，涉及强吸附水含量测试方法、装置、介质及电子设备。
技术介绍
[0002]土体液态水指的是土体孔隙中的水,按其存在的状态、性质和流动的方式，可分为吸附水、毛细水与重力水。其中，吸附水又可以分为强吸附水和弱吸附水。强吸附水作为与土颗粒表面直接接触的一类孔隙水,其含量及变化会对土体尤其是黏性土体的各种工程力学与渗流特性产生重要的影响。强吸附水甚至被认为是土体中不同于土体颗粒和水分的单独一相。
[0003]目前关于岩土体吸附水的直接测量方法主要有X射线衍射法、加压排水法、离心机法、吸湿法、容量瓶法、电化学法、离子交换法、核磁共振法和热重分析法。但这些方法大部分是以单分散、刚性、球形的稀分散体系为基础建立的,实际应用起来很不方便,其中有些方法对试样具有破坏性,测量结果不准确且比较费时。
[0004]因此，亟需一种直接测试强吸附水含量的方法，提高强吸附水测量的准确性。
技术实现思路
[0005]本申请的实施例提供了强吸附水含量测试方法、装置、介质及电子设备，能够对强吸附水含量进行直接测量，测量效果好。
[0006]本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。
[0007]根据本申请实施例的第一方面，提供了强吸附水含量测试方法，包括：
[0008]获取水密度；
[0009]检测土体，得到土体的孔隙水所处的孔隙表面积、孔隙水所处的孔隙体积和土体的比表面积；
[0010]采用核磁共振仪检测土体，得到孔隙水的纵向弛豫时间；
[0011]对土体进行核磁共振变场实验，得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间；
[0012]根据孔隙水的纵向弛豫时间、孔隙水所处的孔隙表面积和孔隙水所处的孔隙体积，得到纵向弛豫率；
[0013]根据纵向弛豫率和土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，得到土体颗粒表面的强吸附水层厚度；
[0014]根据土体的比表面积、土体颗粒表面的强吸附水层厚度和水密度，得到土体强吸附水含量。
[0015]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述根据孔隙水的纵向弛豫时间、孔隙水所处的孔隙表面积和孔隙水所处的孔隙体积，得到纵向弛豫率，包括：
[0016]采用如下公式得到纵向弛豫率：
[0017][0018]其中，ρ1为纵向弛豫率，V为孔隙水所处的孔隙体积，T1为孔隙水的纵向弛豫时间，S为孔隙水所处的孔隙表面积。
[0019]具体的，基于宏观核磁共振理论，土体中孔隙水通常处于快速扩散区，其纵向弛豫时间可以采用如下公式表示：
[0020][0021]其中，T1为孔隙水的纵向弛豫时间，T
1B
为自由水的弛豫时间，ρ1为纵向弛豫率，S为孔隙水所处的孔隙表面积，V为孔隙水所处的孔隙体积，T
1s
为土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，λ为土体颗粒表面的强吸附水层厚度。
[0022]在上式中，由于T
1B
远大于T
1s
，因此T
1B
对T1的影响可以忽略不计，上式可以简化为如下公式：
[0023][0024]其中，T1为孔隙水的纵向弛豫时间，ρ1为纵向弛豫率，S为孔隙水所处的孔隙表面积，V为孔隙水所处的孔隙体积，T
1s
为土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，λ为土体颗粒表面的强吸附水层厚度。
[0025]根据上式即可得到计算ρ1的公式。
[0026]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述根据纵向弛豫率和土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，得到土体颗粒表面的强吸附水层厚度，包括：
[0027]采用如下公式得到土体颗粒表面的强吸附水层厚度：
[0028]λ＝ρ1T
1s
[0029]其中，λ为土体颗粒表面的强吸附水层厚度，ρ1为纵向弛豫率，T
1s
为土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间。
[0030]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述根据土体的比表面积、土体颗粒表面的强吸附水层厚度和水密度，得到土体强吸附水含量，包括：
[0031]采用如下公式得到土体强吸附水含量：
[0032][0033]其中，w为土体强吸附水含量，λ为土体颗粒表面的强吸附水层厚度，SSA为土体的比表面积，ρ
w
为水密度。
[0034]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述对土体进行核磁共振变场实验，得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，包括：
[0035]根据Korb模型，得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间。
[0036]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述根据Korb模型，得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，包括：
[0037]检测土体，得到质子的拉莫尔角速度；
[0038]采用电感耦合等离子体质谱仪测试土体颗粒，得到土体颗粒表面顺磁离子面密度；
[0039]根据质子的拉莫尔角速度和土体颗粒表面顺磁离子面密度，得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间。
[0040]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述检测土体，得到质子的拉莫尔角速度，包括：
[0041]获取核磁共振仪检测土体时的磁体场强；
[0042]采用如下公式得到质子的拉莫尔角速度：
[0043]ω
I
＝γ
I
B
[0044]其中，ω
I
为质子的拉莫尔角速度，γ
I
为质子的旋磁比，B为核磁共振仪检测土体时的磁体场强。
[0045]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述根据质子的拉莫尔角速度和土体颗粒表面顺磁离子面密度，得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，包括：
[0046]对土体进行核磁共振变场实验，得到表面扩散时间和水分子在孔表面停留时间；
[0047]采用如下公式得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间：
[0048][0049]其中，T
1s
为土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间,σ
s
为土体颗粒表面顺磁离子面密度，δ＝0.27nm，γ
I
为质子的旋磁比，γ
S
为表面离子的旋磁比，为约化普朗克常量，S为顺磁中心的自旋量子数，τ
m
为表面扩散时间，τ
S
为水分子在孔表面停留时间，ω
I
为质子的拉莫尔角速度。
[0050]具体的，约化普朗克常量采用如下公式得到：
[0051][0052]其中，为约化普朗克常量，h为普朗克常量。
[0053]在本申请的一些实施例中，采用核磁共振仪对土体颗粒进行检测，得到孔隙水的纵向弛豫时间，对土体颗粒进行核磁变场实验，得到表面扩散时间和水分子在孔表面停留时间，采用现有技术得到孔隙水所处的孔隙表面积、孔隙水所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.强吸附水含量测试方法，其特征在于，包括：获取水密度；检测土体，得到土体的孔隙水所处的孔隙表面积、孔隙水所处的孔隙体积和土体的比表面积；采用核磁共振仪检测土体，得到孔隙水的纵向弛豫时间；对土体进行核磁共振变场实验，得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间；根据孔隙水的纵向弛豫时间、孔隙水所处的孔隙表面积和孔隙水所处的孔隙体积，得到纵向弛豫率；根据纵向弛豫率和土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，得到土体颗粒表面的强吸附水层厚度；根据土体的比表面积、土体颗粒表面的强吸附水层厚度和水密度，得到土体强吸附水含量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据孔隙水的纵向弛豫时间、孔隙水所处的孔隙表面积和孔隙水所处的孔隙体积，得到纵向弛豫率，包括：采用如下公式得到纵向弛豫率：其中，ρ1为纵向弛豫率，V为孔隙水所处的孔隙体积，T1为孔隙水的纵向弛豫时间，S为孔隙水所处的孔隙表面积。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据纵向弛豫率和土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，得到土体颗粒表面的强吸附水层厚度，包括：采用如下公式得到土体颗粒表面的强吸附水层厚度：λ＝ρ1T
1s
其中，λ为土体颗粒表面的强吸附水层厚度，ρ1为纵向弛豫率，T
1s
为土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据土体的比表面积、土体颗粒表面的强吸附水层厚度和水密度，得到土体强吸附水含量，包括：采用如下公式得到土体强吸附水含量：其中，w为土体强吸附水含量，λ为土体颗粒表面的强吸附水层厚度，SSA为土体的比表面积，ρ
w
为水密度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对土体进行核磁共振变场实验，得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，包括：根据Korb模型，得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据Korb模型，得到土颗粒表面强吸附水层的弛豫时间，包括：检测土体，得到质子的拉莫尔角速度；
采用电感耦合等离子体质谱仪测试土体颗粒，得到土体颗粒表面顺磁离子面密度；根据质子的拉莫尔角速度和土体颗粒表面顺...
【专利技术属性】
技术研发人员：田慧会，韦昌富，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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