一种砂土前进接触角和后退接触角的检测方法及系统技术方案

本申请提出一种砂土前进接触角和后退接触角的检测方法及系统，属于岩土工程技术领域，方法包括：获取砂土理想状态的持水曲线；获取砂土的脱湿持水曲线以及吸湿持水曲线，将脱湿持水曲线与理想状态的持水曲线中第一饱和度对应的基质吸力之间的比值确定为砂土后退接触角检测结果；将吸湿持水曲线与理想状态的持水曲线中第二饱和度对应的基质吸力之间的比值确定为砂土前进接触角检测结果。系统包括：理想数据获取模块、现实数据获取模块、后退接触角计算模块以及前进接触角计算模块。本申请操作方法简单有效，能够在较短的时间内精确地获得砂土的前进接触角和后退接触角。地获得砂土的前进接触角和后退接触角。地获得砂土的前进接触角和后退接触角。

【技术实现步骤摘要】
一种砂土前进接触角和后退接触角的检测方法及系统


[0001]本申请属于岩土工程
，具体涉及一种砂土前进接触角和后退接触角的检测方法及系统。

技术介绍

[0002]接触角是指在固、液、气三相交界处，气液界面与固体表面相交的角度。接触角是三相界面自由能的函数，既与矿物表面性质有关，也与液相、气相的界面性质有关。接触角是衡量该液体对材料表面润湿性能的重要参数，当θ<90
°
时，材料表现为亲水；当θ>90
°
时，材料表现为疏水。因此接触角愈越小，表示润湿性越好。
[0003]在沙漠戈壁地区，常年气候干旱，砂土的持水性决定了风沙灾害的起源机制。土体的持水性与接触角密切相关，而持水性同时又决定了土体的渗流和强度等水力学和力学性质。而在传统的岩土工程中，由于接触角的测量较为困难，因此一般假设土体的接触为零，而这是不符合实际情况的，会造成对土体性质错误的预测。并且在实际工程中，材料的接触角是一个范围，并不是一个固定的值。最大接触角称为前进接触角，最小接触角称为后退接触角。土体脱水过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种砂土前进接触角和后退接触角的检测方法，其特征在于，包括：获取砂土理想状态的持水曲线；获取砂土的脱湿持水曲线以及吸湿持水曲线，所述理想状态的持水曲线、脱湿持水曲线以及吸湿持水曲线的横坐标为砂土的基质吸力，纵坐标为砂土基质吸力对应的饱和度；确定脱湿持水曲线与理想状态的持水曲线中相同的第一饱和度，将脱湿持水曲线与理想状态的持水曲线中第一饱和度对应的基质吸力之间的比值确定为砂土后退接触角检测结果；确定吸湿持水曲线与理想状态的持水曲线中相同的第二饱和度，将吸湿持水曲线与理想状态的持水曲线中第二饱和度对应的基质吸力之间的比值确定为砂土前进接触角检测结果。2.根据权利要求1所述的砂土前进接触角和后退接触角的检测方法，其特征在于，所述获取砂土理想状态的持水曲线，包括：将砂土制备成饱和土柱样品；将所述饱和土柱样品放入核磁共振仪中，得到饱和土柱样品的孔隙水横向弛豫时间分布曲线，所述孔隙水横向弛豫时间分布曲线的横坐标为饱和土柱样品的横向弛豫时间，所述孔隙水横向弛豫时间分布曲线的纵坐标为横向弛豫时间对应的核磁信号；根据横向弛豫时间与砂土内部孔隙尺寸的关系式，将饱和土柱样品的孔隙水横向弛豫时间分布曲线转换为饱和土柱样品的孔径分布曲线，所述孔径分布曲线的横坐标为饱和土柱样品的孔隙半径，所述孔径分布曲线的纵坐标为孔隙体积与总孔隙体积的比值；根据孔隙半径与砂土基质吸力的关系式，将所述饱和土柱样品的孔径分布曲线转换为砂土理想状态的持水曲线。3.根据权利要求2所述的砂土前进接触角和后退接触角的检测方法，其特征在于，所述横向弛豫时间与砂土内部孔隙尺寸的关系式如下：其中，T2为饱和土柱样品的横向弛豫时间，ρ2为饱和土柱样品的横向弛豫率，R为饱和土柱样品的孔隙半径。4.根据权利要求2所述的砂土前进接触角和后退接触角的检测方法，其特征在于，所述孔隙半径与砂土基质吸力的关系式如下：其中，s
c
为饱和土柱样品的基质吸力，T
s
为水的表面张力，R为饱和土柱样品的孔隙半径。5.根据权利要求2所述的砂土前进接触角和后退接触角的检测方法，其特征在于，所述将所述饱和土柱样品的孔径分布曲线转换为砂土理想状态的持水曲线，包括：根据孔隙半径与砂土基质吸力的关系式，将饱和土柱样品的孔径分布曲线的横坐标转换为饱和土柱样品的基质吸力；将饱和土柱样品的孔径分布曲线的纵坐标转换为基质吸力对应的饱和度，所述基质吸
力对应的饱和度为孔隙半径分布函数的积分，将所述饱和土柱样品的基质吸力与基质吸力对应的饱和度组成的曲线确定为砂土...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明强，宫孟飞，尹竹祥，张永刚，聂飞，冯涛，樊志文，白少伟，
申请(专利权)人：国能甘泉铁路有限责任公司，
类型：发明
国别省市：