λ鑒于毛細(xì)理論和薄膜水理論只考慮一種水分遷移機(jī)制,難以全面合理揭示土體凍脹機(jī)理。根據(jù)毛細(xì)水和薄膜水在孔隙中的賦存特征,提出以孔徑D=0.1μm或橫向弛豫時間T2=2.5 ms作為毛細(xì)水和薄膜水的判別條件�；诹黧w動力學(xué)和熱力學(xué)基本原理,分別建立了薄膜水遷移驅(qū)動力、廣義Clapeyron方程力學(xué)和毛細(xì)–薄膜水遷移驅(qū)動力模型,給出了壓力變量和吸力變量之間的換算系數(shù)λ;模型分析表明,凍結(jié)大孔在彎曲冰–水界面處產(chǎn)生一集中吸力,驅(qū)使未凍孔隙中的毛細(xì)水和薄膜水向凍結(jié)大孔內(nèi)部遷移;其遷移路徑為:未凍孔隙中的毛細(xì)水和顆粒表面薄膜水→彎曲冰–水界面→凍結(jié)大孔內(nèi)壁薄膜水。最后,根據(jù)粉土在凍結(jié)過程中的低場–核磁共振試驗,證明了毛細(xì)水和薄膜水的分界線,并驗證了毛細(xì)–薄膜水分遷移模型及遷移路徑的正確性。 

【文章來源】：巖土工程學(xué)報. 2020,42(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

低場-核磁共振試驗平臺

首先對凍結(jié)前的飽和粉土開展低場–核磁共振試驗，測得T2譜分布。鑒于T2值與孔隙半徑R成正比[32]，再根據(jù)Yao等[19]給出的T2值和孔徑D之間的換算標(biāo)準(zhǔn)，得到其孔隙分布，見圖10。由圖10可知，粉土內(nèi)部孔隙主要集中在0.3μm以下的孔隙區(qū)間，占比高達(dá)96.91%；在0.3～3μm的孔隙區(qū)間，占比只有2.85%；在10～60μm的孔隙區(qū)間，占比僅為0.24%。此外，由于毛細(xì)水和薄膜水的孔徑分界線為D=0.1μm[18-19]，可知飽和粉土中薄膜水含量為86.84%，而毛細(xì)水含量僅為13.16%。

通過低場–核磁共振試驗，對飽和粉土和非飽和粉土在凍結(jié)過程的孔隙分布分別進(jìn)行測定，得到了粉土的信號強(qiáng)度隨溫度變化曲線簇，見圖11。根據(jù)圖11(a）可知，飽和粉土首先經(jīng)歷過冷階段，隨后未凍水含量隨溫度降低迅速減小。若以孔徑D=0.1μm（或T2=2.5 ms）作為毛細(xì)水和薄膜水分界線，發(fā)現(xiàn)在溫度降到-2℃之前，毛細(xì)水和薄膜水含量隨溫度降低逐步減小，并伴隨著毛細(xì)管孔徑的依次減小。當(dāng)溫度低于-2℃時，在0.001～0.1μm區(qū)間的薄膜水含量繼續(xù)減小，但未凍毛細(xì)管的最大孔徑D0始終保持在0.1μm不變。此外，根據(jù)圖11(b）可知，在非飽和狀態(tài)下，粉土中的毛細(xì)水含量很小，可以忽略不計，水分主要以薄膜水的形式儲存在顆粒表面。在凍結(jié)過程中，發(fā)現(xiàn)非飽和粉土薄膜水含量始終在0.001～0.1μm區(qū)間內(nèi)變化，而未凍毛細(xì)管的最大孔徑D0仍保持在0.1μm不變。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]砂巖凍融損傷機(jī)制的理論分析和試驗驗證[J]. 賈海梁,項偉,譚龍,張偉麗,曾雯,曹慎,程超杰.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2016(05)
[2]凍土未凍水含量的低場核磁共振試驗研究[J]. 譚龍,韋昌富,田慧會,周家作,魏厚振.  巖土力學(xué). 2015(06)



本文編號：2974267