一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法及相关设备技术

本申请提供了一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法及相关设备，在通过吸水试验测得的饱和系数的基础上，继续通过对数变换来测定沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，以此精确地确定整体水分扩散系数

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法及相关设备


[0001]本申请涉及岩石水分扩散分析领域，具体涉及一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法及相关设备
。

技术介绍

[0002]岩石一般由多种矿物成分组成，不同矿物成分的结构体以及相同矿物成分的结构体通过胶结粘结，岩石作为一种含孔隙的介质物体，由于外部流体压力的作用以及基质吸力的存在，使得岩石能够在孔隙中存储一部分流体介质
,
这样的结构特性使得岩石具有吸水的物理性质
。
在岩土工程实践中，岩石经常遭受如地下水
、
地表水或和降水等水的侵蚀，含水工况条件下，水会进入岩石结构体，水分在岩石中进行扩散，对岩石微观结构进行侵蚀，使得岩石强度和刚度降低，从而导致许多的工程地质灾害，如岩溶地表塌陷
、
地表沉降和隧道涌水等
。
由此可知，岩石中水分存在的多少，对工程地质灾害的发生预测具有重要的作用，因此，研究水分在岩石中的扩散分布
、
扩散范围和扩散速率等量化指标，具有重要的工程实际意义
。
[0003]在工程实践现场中获取水分在岩石中的扩散特征具有一定的操作难度，因此对于水分在岩石中的扩散规律研究多采用室内试验的方法进行
。
室内试验常用的吸水试验方法就是将干燥的岩石试样在一定时间内经过吸水过程后，岩石孔隙吸水后质量增加，岩石试样增加的质量就是岩石试样吸水的质量，岩石试样吸水的过程也就是水分在岩石中进行扩散的过程
。
[0004]但是，目前室内岩石吸水试验多测量岩石吸水后质量的增加
、
含水率的多少，而对不同时间节点岩石内部水分的扩散研究存在不足，主要存在的问题有：
(1)
不能准确的反映出岩石试样中水分的扩散分布；
(2)
在吸水过程中，不能准确的测定岩石实时的含水率和饱和系数；
(3)
在吸水过程中，也不能实时准确的测出岩石的水分扩散系数
。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法及相关设备，在通过吸水试验测得的饱和系数的基础上，继续通过对数变换来测定沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，以此精确地确定整体水分扩散系数，为岩石内部水分的扩散研究提供了强有力的数据支持
。
[0006]第一方面，本申请提供了一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法，其特征在于，方法包括：
[0007]确定待测定水分扩散系数的圆柱形岩石试样；
[0008]通过吸水试验，获取圆柱形岩石试样在不同时间下的吸水数据；
[0009]在吸水数据的基础上，确定圆柱形岩石试样的饱和系数；
[0010]以饱和系数为基础，通过对数变换，分别确定圆柱形岩石试样的沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数；
[0011]通过沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，确定圆柱形岩石试样的整体水分扩散系数
。
[0012]第二方面，本申请提供了一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定装置，装置包括：
[0013]确定单元，用于确定待测定水分扩散系数的圆柱形岩石试样；
[0014]获取单元，用于通过吸水试验，获取圆柱形岩石试样在不同时间下的吸水数据；
[0015]确定单元，还用于在吸水数据的基础上，确定圆柱形岩石试样的饱和系数；
[0016]确定单元，还用于以饱和系数为基础，通过对数变换，分别确定圆柱形岩石试样的沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数；
[0017]确定单元，还用于通过沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，确定圆柱形岩石试样的整体水分扩散系数
。
[0018]第三方面，本申请提供了一种处理设备，包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，处理器调用存储器中的计算机程序时执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的方法
。
[0019]第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有多条指令，指令适于处理器进行加载，以执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的方法
。
[0020]从以上内容可得出，本申请具有以下的有益效果：
[0021]针对于岩石试样的水分扩散分析目标，本申请在确定待测定水分扩散系数的圆柱形岩石试样后，通过吸水试验，获取其在不同时间下的吸水数据，接着在吸水数据的基础上，确定圆柱形岩石试样的饱和系数，再以饱和系数为基础，通过对数变换，分别确定圆柱形岩石试样的沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，此时通过沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，确定圆柱形岩石试样的整体水分扩散系数，在这过程中，本申请在通过吸水试验测得的饱和系数的基础上，继续通过对数变换来测定沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，以此精确地确定整体水分扩散系数，为岩石内部水分的扩散研究提供了强有力的数据支持
。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0023]图1为本申请圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法的一种流程示意图；
[0024]图2为本申请圆柱体岩石试样的一种场景示意图；
[0025]图3为本申请
D
r
的近似解和精确解对饱和系数的变化比较以及误差变化的一种场景示意图；
[0026]图4为本申请圆柱形试样水分扩散系数的处理方法的一种逻辑架构图；
[0027]图5为本申请不同时间下不同试样的“含水率
—
吸水时间”曲线的一种场景示意图；
Assistant
，
PDA)
等终端设备，处理设备可以通过设备集群的方式设置
。
[0039]其中，可以理解的是，在具体操作中，配置了本申请所提供的圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法的应用服务的处理设备，在实际应用中，其涉及到了对岩石试样这一实物的吸水试验及其相关吸水数据的采集，通常为试验现场部署的设备，但是，也不应当排除的是，处理设备可以通过远程控制现场试验的方式，在后方进行纯数据分析工作，如此，对于处理设备而言，其可以随具体的应用需求而灵活配置不同的设备类型还有设备部署形式，因此本申请并不对其进行具体限定
。
[0040]下面，开始介绍本申请提供的圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法
。
[0041]首先，参阅图1，图1示出了本申请圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法的一种流程示意图，本申本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法，其特征在于，所述方法包括：确定待测定水分扩散系数的圆柱形岩石试样；通过吸水试验，获取所述圆柱形岩石试样在不同时间下的吸水数据；在所述吸水数据的基础上，确定所述圆柱形岩石试样的饱和系数；以所述饱和系数为基础，通过对数变换，分别确定所述圆柱形岩石试样的沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数；通过所述沿轴向方向的水分扩散系数以及所述沿径向方向的水分扩散系数，确定所述圆柱形岩石试样的整体水分扩散系数
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述饱和系数为基础，通过对数变换，确定所述圆柱形岩石试样的沿轴向方向的水分扩散系数的过程中，包括：以所述饱和系数为基础，通过所述对数变换构造的
、
下面的沿轴向方向的水分扩散系数计算公式，确定所述圆柱形岩石试样的所述沿轴向方向的水分扩散系数：数计算公式，确定所述圆柱形岩石试样的所述沿轴向方向的水分扩散系数：数计算公式，确定所述圆柱形岩石试样的所述沿轴向方向的水分扩散系数：其中，
D
z
为所述沿轴向方向的水分扩散系数，
S
z
为沿轴向方向饱和系数对数的时间变化率，
L
取为所述圆柱形岩石试样高度的一半，
C
z
(t)
为当
w
大于
0.5
时的所述饱和系数对数，
t
为时间，
w
为所述饱和系数
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述饱和系数为基础，通过对数变换确定所述圆柱形岩石试样的所述沿径向方向的水分扩散系数的过程中，包括：以所述饱和系数为基础，通过所述对数变换构造的
、
下面的沿径向方向的水分扩散系数计算公式，确定所述圆柱形岩石试样的所述沿径向方向的水分扩散系数：数计算公式，确定所述圆柱形岩石试样的所述沿径向方向的水分扩散系数：数计算公式，确定所述圆柱形岩石试样的所述沿径向方向的水分扩散系数：其中，
D
r
为所述沿径向方向的水分扩散系数，
S
r
为沿径向方向饱和系数对数的时间变化率，
α1取
96.19
，
C
r
(t)
为当
w
大于
0.65
时的所述饱和系数对数，
t
为时间，
R
为所述圆柱形岩石试样的半径，
w
为所述饱和系数
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述沿轴向方向的水分扩散系数以及所述沿径向方向的水分扩散系数，确定所述圆柱形岩石试样整体的水分扩散系数，包括：
在下面整体的水分扩散系数计算公式的基础上，通过所述沿轴向方向的水分扩散系数以及所述沿径向方向的水分扩散系数，确定所述圆柱形岩石试样的所述整体水分扩散系数：其中，
D
eff
为所述整体水分扩散系数，
D
z
...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞康，彭学成，陈彦安，刘振平，艾飞，
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：