岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (S1): 513-520.doi: 10.16285/j.rsm.2022.1958

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于核磁共振T2时间分布快速预测不同干密度土体的渗透系数

吴广水1,田慧会2,郝丰富1,王书齐1,杨文洲1,祝婷梅1   

  1. 1. 桂林理工大学 广西建筑新能源与节能重点实验室,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实验室,湖北 武汉 430071
  • 收稿日期:2022-12-15 接受日期:2023-02-28 出版日期:2023-11-16 发布日期:2023-11-19
  • 通讯作者: 田慧会,女,1985年生,博士,副研究员,主要从事核磁共振在多孔介质中水分赋存与迁移方面的研究。E-mail: hhtian@whrsm.ac.cn E-mail:gswu555@163.com
  • 作者简介:吴广水,男,1997年生,硕士研究生,主要从事岩土水分迁移方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金面上项目(No. 42072312);广西科技基地和人才专项(桂科No. AD20325010);国家自然科学基金重点项目(No. 51939011)。

Rapid prediction of the permeability coefficient for soil of different dry densities with NMR T2 distribution

WU Guang-shui1, TIAN Hui-hui2, HAO Feng-fu1, WANG Shu-qi1, YANG Wen-zhou1, ZHU Ting-mei1   

  1. 1. Guangxi Key Laboratory of New Energy and Building Energy Saving, 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:2022-12-15 Accepted:2023-02-28 Online:2023-11-16 Published:2023-11-19
  • Supported by:
    This work was supported by the General Program of National Natural Science Foundation of China (42072312), the Department of Science and Technology of Guangxi (AD20325010) and the Key Program of National Natural Science Foundation of China (51939011).

摘要: 不同干密度土体因孔隙结构的差异导致其渗透系数不同。同一工程不同位置土体的孔隙结构差异较大,为获得不同位置土体的渗透系数需要对每个位置的土样做变水头试验,这是一个耗时的过程。因此,提出一种快速预测土体不同孔隙结构条件下的渗透系数具有重要的理论和实践意义。基于核磁共振能快速测定孔径分布的优点,建立了一个基于土体T2时间分布快速预测土体渗透系数的毛细管模型。该模型能够利用某一干密度土体的渗透系数,结合土体任意干密度条件下的T2时间分布曲线预测该干密度条件下的渗透系数。研究结果表明:该毛细管模型在预测其他干密度土体渗透系数时,不需要计算横向表面弛豫强度ρ2,进而提高计算渗透系数的效率;核磁共振的每个T2时间概率分布和对应孔隙直径的概率分布相同,将T2时间代入毛细管模型就能直接计算渗透系数;预测的渗透系数和实测值较为一致,说明该方法具有快捷、可靠且不受人为因素干扰的优点。

关键词: 核磁共振, 干密度, 渗透系数, 毛细管模

Abstract: Because of changes in pore structure, the permeability coefficient of soil with different dry densities varies. In the same site, the pore structures of soil at different positions are quite different. In order to obtain the permeability coefficient of soil at different positions, it is necessary to do the falling head permeability test on soil samples from different positions, which is a time-consuming process. Therefore, it is crucial to propose a model for quickly estimating the permeability coefficient of soil with different pore structures. In this paper, a capillary model for rapid prediction of the permeability coefficient of soil using T2 distribution is developed based on the advantages of nuclear magnetic resonance (NMR) in quickly determining pore size distribution. With the permeability coefficient of a certain dry density soil and the T2 distribution curves of different dry density soils, the model is able to estimate the permeability coefficient of soil under any dry density condition. The research results show that the capillary model is highly efficient for estimating the permeability coefficient of soil at different dry densities since it does not need to calculate the transverse surface relaxation strength ρ2; The probability of each T2 time value is the same as that of the corresponding pore volumetric probability, and the permeability coefficient can be calculated directly by substituting the T2 time into the capillary model. The predicted results of the model are basically consistent with the measured values, indicating that the method is fast, reliable and unaffected by human behaviors.

Key words: nuclear magnetic resonance (NMR), dry density, permeability coefficient, capillary model

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[1] 孙晨峰, 王步雪岩, 钱建固, 王家超, 张甲峰. 加载与干湿循环作用下土石混合料蠕变特性试验[J]. 岩土力学, 2024, 45(1): 226-234.
[2] 瞿茹, 朱长歧, 刘海峰, 王天民, 马成昊, 王星, . 珊瑚砂界限干密度确定方法的比较研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 461-475.
[3] 李品良, 许强, 刘佳良, 何攀, 纪续, 陈婉琳, 彭大雷, . 盐分影响重塑黄土渗透性的微观机制试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 504-512.
[4] 蔚立元, 杨瀚清, 王晓琳, 刘日成, 王蓥森. 循环剪切作用下三维粗糙裂隙非线性渗流特性数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2757-2766.
[5] 张宇, 何想, 路桦铭, 马国梁, 刘汉龙, 肖杨, . 微生物-膨润土联合矿化防渗模型试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2337-2349.
[6] 赵艳, 杨柳, 奚茹茹, 耿振坤, 张谦, 马雄德, . 基于核磁共振和磁共振成像的低渗透岩芯CO2-H2O两相驱替特征研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1636-1644.
[7] 赵瑜, 杨圳华, 王超林, 毕靖. 二次加载盐岩损伤自愈合与应变硬化试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1457-1466.
[8] 彭赟, 胡明鉴, 阿颖, 王雪晴, . 珊瑚砂热物理参数测试与预测模型对比分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 884-895.
[9] 文少杰, 郑文杰, 胡文乐, . 铅污染对黄土宏观持水性能和微观结构演化的影响研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 451-460.
[10] 刘宜昭, 陆阳, 刘松玉, . 重金属作用下改性水泥系隔离墙化学相容性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 497-506.
[11] 贺桂成, 唐孟媛, 李咏梅, 李春光, 张志军, 伍玲玲. 改性黄麻纤维联合微生物胶结铀尾砂的抗渗性能试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(12): 3459-3470.
[12] 郑思维, 胡明鉴, 霍玉龙, 黎宇, . 盐溶液环境下钙质砂渗透性影响因素分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(12): 3522-3530.
[13] 侯娟, 张金榜, 孙银玉, 孙瑞, 刘飞禹. 颗粒膨胀对膨润土复合衬垫防渗性能的影响及 介观机制分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(10): 3039-3048.
[14] 高峰, 熊鑫, 熊信, 周科平, . 饱和度对玄武岩微波响应的影响试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 43-51.
[15] 潘振辉, 肖涛, 李萍, . 压实度与制样含水率对压实黄土微结 构及水力特性的影响[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 357-366.
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[1] 李 晶,缪林昌,钟建驰,冯兆祥. EPS颗粒混合轻质土反复荷载下变形和阻尼特性[J]. , 2010, 31(6): 1769 -1775 .
[2] 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 .
[3] 刘俊新 ,陈忠富 ,徐伟芳 ,陈 刚 . 压实度和含水率对压实黏性土动态力学性能的影响试验研究[J]. , 2012, 33(6): 1631 -1639 .
[4] 王 宇 ,贾志刚 ,李 晓 ,汪 灿 ,余宏明 . 边坡模糊随机可靠性分析的模糊点估计法[J]. , 2012, 33(6): 1795 -1800 .
[5] 侯永茂 ,杨国祥 ,葛修润 ,郑宜枫 ,顾沉颖 . 超大直径土压平衡盾构土舱压力和开挖面水土压力分布特性研究[J]. , 2012, 33(9): 2713 -2718 .
[6] 魏 纲 ,洪 杰 ,魏新江 . 双圆盾构隧道施工对平行既有隧道的影响分析[J]. , 2012, 33(S2): 98 -104 .
[7] 华 渊 ,周太全 ,吕宝华 . 基于响应面法的软岩隧道湿喷纤维混凝土支护结构可靠度分析[J]. , 2008, 29(S1): 232 -236 .
[8] 刘汉龙,曾长女,周云东. 饱和粉土液化后变形特性试验研究[J]. , 2007, 28(9): 1866 -1870 .
[9] 王 建,汤国璋,王星华. 昆仑山隧道浅埋段地温特征分析[J]. , 2007, 28(11): 2396 -2400 .
[10] 周 航 ,孔纲强 , . 水平荷载作用下现浇X形桩桩周土体响应理论分析[J]. , 2013, 34(12): 3377 -3383 .