非饱和土水力特性的核磁共振试验研究

摘要

非饱和土在地球表面的分布范围极其广泛，而且表现的形式多种多样，内部微观结构更为复杂，它的材料特性对于工程结构的稳定性、工程实践的可靠性有着密不可分的联系。随着社会经济的快速发展，非饱和土的应用越来越广泛，其表现出来的工程问题也越发明显，尤其在边坡稳定、地质灾害、还有对于污染物的处理以及新能源开发等方面有着极其重要的影响。非饱和土的宏观表现都与微观结构内部的液体迁移以及气-液界面产生的一系列物理状态变化有着密不可分的关系。也就是说含水量的大小以及水分的存在形式对非饱和土有着直接的影响作用。因而研究非饱和土的水力特性是研究非饱和土的基础。 核磁共振技术已开始应用于岩土工程技术检测中，它是一项对于H质子的检测技术，核磁共振技术的核磁共振谱峰的面积正比于相应H质子数，可以用于定量分析。H质子在受到射频激发，发生能量的变化，又恢复到初始状态所需的时间用T2来反应，T2的大小与质子所处的环境有关。因而核磁共振技术可以用于非饱和土中水分含量和状态的检测。本文基于核磁共振技术对非饱和土的土水特征曲线进行研究，研究水分在土孔隙内的迁移过程和水分对于非饱和土的影响。并结合压汞试验，进行了对比。 第一部分在不同干密度和不同初始含水率条件下，对三种砂与黏土配合比黏质砂土、粉砂和纯黏土进行土水特性试验。利用轴平移技术，结合核磁共振测试技术对重塑压实试样进行了脱湿试验。得到如下结论：在配合比不同的混合试样中，黏性土成分对土体的影响最大，黏性土含量越高，小孔径的数量随之增多。进气值越大，持水性越好。对于不同干密度的黏土，干密度越大，进气值也大，持水特性越好。对于不同初始含水率的黏土，初始含水率对进气值影响不大，在较低吸力下，它的影响程度低于土体成分和干密度。 第二部分利用压汞技术，对相同含水率不同干密度的黏土试样和粉土进行了压汞测试。根据测试结果推测土水特征曲线，并与实测结果相对比。得到如下结论：用压汞测试推测的土水特征曲线(SWCC)与实际测试的基本一致，适用于大孔隙结构的土体。 第三部分用轴平移技术和饱和盐溶液蒸汽平衡方法，得到全吸力范围下的SWCC，在低含水率下，根据残余含水量周围的核磁信号强的突变，和FID信号值，推测出残余含水量。此值可以作为弱吸附水与强吸附水的区分界线。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景以及选题意义

1.3 试验测试方法

1.4 本文研究的主要内容

第2章 非饱和土土水特征曲的试验分析

2.1 引言

2.2 压力板测定土水特征曲线

2.3 土水特征曲线的拟合

2.4 结论

第3章 间接法测定非饱和土土水特征曲线的研究

3.1 引言

3.2 本章研究内容

3.3 试验步骤及过程

3.4 结论

第4章 核磁共振技术用于强、弱吸附水的测试的研究

4.1 引言

4.2 吸附水的研究概况

4.3 本章节研究内容

4.4 试验过程与结果分析

4.5 结论

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢