結(jié)合水膜是一種結(jié)合水,對(duì)深層黃土滲透與物理力學(xué)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(guò)實(shí)驗(yàn)手段直接測(cè)得,因此文章基于核磁共振技術(shù)與氮吸附試驗(yàn)展開(kāi)重塑黃土孔隙溶液中含鹽量對(duì)結(jié)合水膜厚度的影響研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:（1）結(jié)合水與自由水的熱力學(xué)性質(zhì)不同,低溫凍融試驗(yàn)顯示黃土內(nèi)結(jié)合水冰點(diǎn)約為-3.3℃,而自由水的冰點(diǎn)則要高于結(jié)合水冰點(diǎn);同時(shí)兩者在T2馳豫時(shí)間上的表現(xiàn)也不相同,通過(guò)核磁共振試驗(yàn)分析得到了兩者的橫向馳豫時(shí)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(xiàn)性負(fù)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(dǎo)致結(jié)合水膜變薄,水膜厚度的減小又會(huì)導(dǎo)致結(jié)合水抗剪強(qiáng)度降低,深層黃土滲透性增強(qiáng)。本次試驗(yàn)首次將核磁共振技術(shù)與氮吸附法相結(jié)合,應(yīng)用于黃土含鹽量與結(jié)合水膜厚度關(guān)系研究中,試驗(yàn)方法對(duì)試樣無(wú)損傷,且測(cè)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(lái)源】：水文地質(zhì)工程地質(zhì). 2020,47(05)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

試樣BET比表面曲線(xiàn)

基于結(jié)合水與自由水的冰點(diǎn)不同的特點(diǎn)，通過(guò)逐步升高溫度，冰點(diǎn)低的結(jié)合水會(huì)先于冰點(diǎn)高的自由水融化，隨著溫度的升高，結(jié)合水先解凍，此時(shí)的核磁共振信號(hào)變強(qiáng)，但馳豫時(shí)間不會(huì)變化。而當(dāng)自由水開(kāi)始融化時(shí)，馳豫時(shí)間會(huì)逐步右移，那么結(jié)合水在橫軸的交點(diǎn)的馳豫時(shí)間便是T2截止值[17]。根據(jù)圖3曲線(xiàn)特征，可將整個(gè)升溫序列可分為兩個(gè)階段。第一階段為-10～-3.3℃，該期間T2馳豫曲線(xiàn)中信號(hào)值變化不大，第一個(gè)信號(hào)波峰的橫軸回落點(diǎn)一致，均為1.65 ms。Razumova[5]認(rèn)為自由水的冰點(diǎn)在0℃左右，弱結(jié)合水的冰點(diǎn)一般在-1～-4℃;Jaeger等[26]認(rèn)為強(qiáng)結(jié)合水的冰點(diǎn)更低，由于核磁共振試驗(yàn)僅對(duì)液態(tài)水產(chǎn)生核磁信號(hào)，對(duì)固態(tài)水無(wú)信號(hào)，因此，可以認(rèn)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(xué)特性。由此推測(cè)此階段內(nèi)核磁共振信號(hào)均來(lái)源于結(jié)合水。第二階段為-3.3～1℃，溫度升高至-3.3℃時(shí)，T2馳豫曲線(xiàn)中第一個(gè)信號(hào)波峰在橫軸上的回落點(diǎn)(1.65 ms)開(kāi)始向右移動(dòng)，說(shuō)明此時(shí)試樣內(nèi)有與階段一熱力學(xué)性質(zhì)不同的水開(kāi)始逐步解凍。隨著溫度繼續(xù)升高到自由水的冰點(diǎn)0℃時(shí)，大部分孔隙水已解凍，1℃時(shí)完全解凍。此外，核磁信號(hào)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(xiàn)隨溫度的變化情況與Razumova、Jager的認(rèn)識(shí)基本一致，綜合兩階段分析，可推斷出試驗(yàn)黃土弱結(jié)合水冰點(diǎn)約-3.3℃，強(qiáng)結(jié)合水冰點(diǎn)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(hào)在橫軸上的交點(diǎn)值1.65 ms。

圖4為常溫下測(cè)得的0～6 mol/L Na Cl含量試樣的T2馳豫曲線(xiàn)，可以清楚地看到隨著含鹽量的增加，T2馳豫曲線(xiàn)整體向右移動(dòng)，核磁信號(hào)強(qiáng)度也在不斷衰減。由于T2馳豫曲線(xiàn)與橫軸圍成的峰面積代表了不同賦存狀態(tài)的水相對(duì)含量，T2截止值左側(cè)峰面積代表了結(jié)合水的相對(duì)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(guò)作圖軟件分別繪制馳豫時(shí)間0.01～1.65 ms與1.65～1.00×104ms的T2馳豫曲線(xiàn)與橫軸所圍成的多邊形，然后計(jì)算獲取結(jié)合水和自由水的峰面積(無(wú)量綱)，如表3所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3238580