›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (6): 1566-1572.doi: 10.16285/j.rsm.2015.06.006

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

冻土未冻水含量的低场核磁共振试验研究

谭 龙1，韦昌富1, 2，田慧会2，周家作2，魏厚振2   

  1. 1. 桂林理工大学 土木与建筑工程学院，广西 桂林 541004；2. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点试验室，湖北 武汉 430071
  • 收稿日期:2014-02-11 出版日期:2015-06-11 发布日期:2018-06-14
  • 通讯作者: 韦昌富，男，1966年生，博士，研究员，博士生导师，主要从事多相孔隙介质理论及其应用方面的研究。E-mail: cfwei@whrsm.ac.cn E-mail:tanlongaini123@163.com
  • 作者简介:谭龙，男，1988年生，硕士研究生，主要从事冻土力学方面的研究。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No.51239010)；广西自然科学基金重大项目（No.2011GXNSFE018004）；广西自然科学基金创新研究团队项目（No.2012GXNSFGA060001）。

Experimental study of unfrozen water content of frozen soils by low-field nuclear magnetic resonance

TAN Long1，WEI Chang-fu1, 2，TIAN Hui-hui2，ZHOU Jia-zuo2，WEI Hou-zhen2   

  1. 1. College of Civil Engineering and Architecture, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China; 2. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China
  • Received:2014-02-11 Online:2015-06-11 Published:2018-06-14

PDF (Chinese)

2488

摘要： 采用低场核磁共振技术测试了冻融循环过程中不同土质、不同NaCl离子浓度饱和试样的未冻水含量，结合T2分布曲线从微细观角度分析了冻融过程中未冻水在孔隙赋存分布情况。试验结果表明：冻结过程可分为过冷度段、快速下降段、稳定段3个阶段，而融化过程仅存在稳定段、快速融化段，并不存在与过冷现象对应的过热现象。冻结时大孔隙的水首先冻结，而融化时孔隙水的增加却是从小孔隙开始的，这是由水分热动力学势能的差异导致孔隙水冻结和融化在时间上的有序性。并且分析了冻融循环中土质类型、离子浓度对未冻水含量的影响，以及探讨了冻融过程出现的滞后现象的原因。

关键词: 冻土, 未冻水含量, 核磁共振, T2分布, 滞后作用

Abstract: Unfrozen water contents of saturated soil with different soil types and different concentrations of NaCl are measured by low-field nuclear magnetic resonance (NMR) in freezing-thawing cycles. The distribution of unfrozen water in soil is discussed combining with T2 distribution curve from the microscopic viewpoint during freezing and thawing process. It is concluded from the experimental results that the freezing process can be divided into three stages: super-cooling stage, rapid decline stage and stable stage; while the thawing process can only be divided into two stages: stable stage and rapid melting stage, and there is no overheating phenomenon in thawing process. During the freezing process, water in large pore freezes firstly. In a sharp contrast, the pore ice in small pores melts firstly. Thermodynamic potential difference of pore water results in the sequence of phase change of pore water during the freezing-thawing process. In addition, the influence of soil type and ion concentration on unfrozen water and hysteresis during freezing-thawing process is analyzed and possible mechanisms for the hysteresis are discussed.

Key words: frozen soil, unfrozen water content, NMR, T2 distribution, hysteresis

中图分类号: 

  • TU 445
[1] 王青志, 房建宏, 晁刚. 高温冻土地区高等级公路片块石路基降温效果分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 305-314.
[2] 李杰林, 朱龙胤, 周科平, 刘汉文, 曹善鹏, . 冻融作用下砂岩孔隙结构损伤特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3524-3532.
[3] 王宏磊, 孙志忠, 刘永智, 武贵龙, . 青藏铁路含融化夹层路基热力响应监测分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2815-2824.
[4] 王士权, 魏明俐, 何星星, 张亭亭, 薛 强, . 基于核磁共振技术的淤泥固化水分转化机制研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1778-1786.
[5] 张明礼, 温 智, 董建华, 王得楷, 侯彦东, 王 斌, 郭宗云, 魏浩田, . 考虑降雨作用的气温升高对多年冻土 活动层水热影响机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1983-1993.
[6] 靳 潇, 杨 文, 孟宪红, 雷乐乐, . 基于双电层模型冻土中未冻水含量理论推演及应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1449-1456.
[7] 任克彬, 王 博, 李新明, 尹 松, . 毛细水干湿循环作用下土遗址的强度特性 与孔隙分布特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 962-970.
[8] 江强强, 刘路路, 焦玉勇, 王 浩, . 干湿循环下滑带土强度特性与微观结构试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1005-1012.
[9] 李 鑫, 刘恩龙, 侯 丰, . 考虑温度影响的冻土蠕变本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 624-631.
[10] 谢凯楠, 姜德义, 孙中光, 宋中强, 王静怡, 杨 涛, 蒋 翔, . 基于低场核磁共振的干湿循环对泥质砂岩 微观结构劣化特性的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 653-659.
[11] 宋宏芳, 岳祖润, 李佰林, 张松, . 季节冻土区高速铁路防冻胀路基保温强化特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 4041-4048.
[12] 吕擎峰, 周 刚, 王生新, 霍振升, 马 博, . 固化盐渍土核磁共振微观特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 245-249.
[13] 高 樯，温 智，王大雁，牛富俊，谢艳丽，苟廷韬,. 基于冻融交界面直剪试验的冻土斜坡失稳过程研究[J]. , 2018, 39(8): 2814-2822.
[14] 冯上鑫，柴军瑞，许增光，覃 源，陈 玺. 基于核磁共振技术研究渗流作用下土石混体细观结构的变化[J]. , 2018, 39(8): 2886-2894.
[15] 石泉彬，杨 平，于 可，汤国毅,. 冻土与结构接触面次峰值冻结强度试验研究[J]. , 2018, 39(6): 2025-2034.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 李英勇，张顶立，张宏博，宋修广. 边坡加固中预应力锚索失效机制与失效效应研究[J]. , 2010, 31(1): 144 -150 .
[2] 梁健伟，房营光，谷任国. 极细颗粒黏土渗流的微电场效应分析[J]. , 2010, 31(10): 3043 -3050 .
[3] 王丽艳，姜朋明，刘汉龙. 砂性地基中防波堤地震残余变形机制分析与液化度预测法[J]. , 2010, 31(11): 3556 -3562 .
[4] 李秀珍，王成华，邓宏艳. DDA法和Fisher判别法在潜在滑坡判识中的应用比较[J]. , 2011, 32(1): 186 -192 .
[5] 吉武军. 黄土隧道工程问题调查分析[J]. , 2009, 30(S2): 387 -390 .
[6] 陈力华 ，林 志 ，李星平. 公路隧道中系统锚杆的功效研究[J]. , 2011, 32(6): 1843 -1848 .
[7] 陈立文，孙德安. 不同应力路径下水土耦合超固结黏土分叉分析[J]. , 2011, 32(10): 2922 -2928 .
[8] 郑 刚 张立明 刁 钰. 开挖条件下坑底工程桩工作性状及沉降计算分析[J]. , 2011, 32(10): 3089 -3096 .
[9] 赵明华，雷 勇，张 锐. 岩溶区桩基冲切破坏模式及安全厚度研究[J]. , 2012, 33(2): 524 -530 .
[10] 王松鹤，齐吉琳. 高温冻土松弛特性试验研究[J]. , 2012, 33(6): 1660 -1666 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发