結(jié)合水膜是一種結(jié)合水,對深層黃土滲透與物理力學性質(zhì)有重要影響,而水膜厚度是其中最為關(guān)鍵的參數(shù)。因黃土結(jié)構(gòu)的特殊性及其微觀性,結(jié)合水膜厚度一般不能通過實驗手段直接測得,因此文章基于核磁共振技術(shù)與氮吸附試驗展開重塑黃土孔隙溶液中含鹽量對結(jié)合水膜厚度的影響研究。試驗結(jié)果表明:（1）結(jié)合水與自由水的熱力學性質(zhì)不同,低溫凍融試驗顯示黃土內(nèi)結(jié)合水冰點約為-3.3℃,而自由水的冰點則要高于結(jié)合水冰點;同時兩者在T2馳豫時間上的表現(xiàn)也不相同,通過核磁共振試驗分析得到了兩者的橫向馳豫時間界限-T2截止值為1.65 ms。（2）黃土中結(jié)合水膜厚度與土體孔隙溶液內(nèi)含鹽量呈線性負相關(guān),隨著含鹽量的增加,結(jié)合水含量降低,結(jié)合水膜厚度不斷減小。黃土中含鹽量的增加導致結(jié)合水膜變薄,水膜厚度的減小又會導致結(jié)合水抗剪強度降低,深層黃土滲透性增強。本次試驗首次將核磁共振技術(shù)與氮吸附法相結(jié)合,應用于黃土含鹽量與結(jié)合水膜厚度關(guān)系研究中,試驗方法對試樣無損傷,且測試快速便捷,具有較高的可靠性,為研究鹽漬土中水的賦存狀態(tài)提供了新思路。 

【文章來源】：水文地質(zhì)工程地質(zhì). 2020,47(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

試樣BET比表面曲線

基于結(jié)合水與自由水的冰點不同的特點，通過逐步升高溫度，冰點低的結(jié)合水會先于冰點高的自由水融化，隨著溫度的升高，結(jié)合水先解凍，此時的核磁共振信號變強，但馳豫時間不會變化。而當自由水開始融化時，馳豫時間會逐步右移，那么結(jié)合水在橫軸的交點的馳豫時間便是T2截止值[17]。根據(jù)圖3曲線特征，可將整個升溫序列可分為兩個階段。第一階段為-10～-3.3℃，該期間T2馳豫曲線中信號值變化不大，第一個信號波峰的橫軸回落點一致，均為1.65 ms。Razumova[5]認為自由水的冰點在0℃左右，弱結(jié)合水的冰點一般在-1～-4℃;Jaeger等[26]認為強結(jié)合水的冰點更低，由于核磁共振試驗僅對液態(tài)水產(chǎn)生核磁信號，對固態(tài)水無信號，因此，可以認為-10～-3.3℃溫度區(qū)間試樣內(nèi)未凍水含量幾乎不變，而少量解凍的的水具有相似的熱力學特性。由此推測此階段內(nèi)核磁共振信號均來源于結(jié)合水。第二階段為-3.3～1℃，溫度升高至-3.3℃時，T2馳豫曲線中第一個信號波峰在橫軸上的回落點(1.65 ms)開始向右移動，說明此時試樣內(nèi)有與階段一熱力學性質(zhì)不同的水開始逐步解凍。隨著溫度繼續(xù)升高到自由水的冰點0℃時，大部分孔隙水已解凍，1℃時完全解凍。此外，核磁信號峰值也大幅增大，表明土體中在階段二解凍的水含量多于階段一解凍的水含量。T2馳豫曲線隨溫度的變化情況與Razumova、Jager的認識基本一致，綜合兩階段分析，可推斷出試驗黃土弱結(jié)合水冰點約-3.3℃，強結(jié)合水冰點小于-10℃，試樣結(jié)合水與自由水的T2截止值為階段一中信號在橫軸上的交點值1.65 ms。

圖4為常溫下測得的0～6 mol/L Na Cl含量試樣的T2馳豫曲線，可以清楚地看到隨著含鹽量的增加，T2馳豫曲線整體向右移動，核磁信號強度也在不斷衰減。由于T2馳豫曲線與橫軸圍成的峰面積代表了不同賦存狀態(tài)的水相對含量，T2截止值左側(cè)峰面積代表了結(jié)合水的相對含量，右側(cè)峰面積代表了自由水的含量，因此，隨著含鹽量的增加，土體內(nèi)部分水的賦存狀態(tài)發(fā)生了改變。通過作圖軟件分別繪制馳豫時間0.01～1.65 ms與1.65～1.00×104ms的T2馳豫曲線與橫軸所圍成的多邊形，然后計算獲取結(jié)合水和自由水的峰面積(無量綱)，如表3所示。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3238580