[发明专利]一种测定多孔介质水分特征曲线的方法

权利要求书

1.一种测定多孔介质水分特征曲线的方法，其特征在于，包括：

将待测多孔介质置于砂箱中；

砂箱的一侧设置一可见光光源，另一侧设置一个与待测多孔介质一体的暗箱；

可见光光源发出的光线透过待测多孔介质后，被设置于暗箱内的CCD相机接收，并利用相机控制软件Maxlm DL自动记录透射光强度；

根据比尔定律，建立透射光强度与待测多孔介质饱和度之间的关系，根据透射光强度求出待测多孔介质每一像素点的饱和度；

在砂箱不同深度处埋入张力计，实时记录待测多孔介质中的毛细压力；

根据测得的饱和度-毛细压力关系绘制待测多孔介质的水分特征曲线；

所述透射光强度与待测多孔介质饱和度之间的关系为：S_w＝1-ln(I/I_w)/ln(I_res/I_w)，式中：S_w为饱和度；I为实测的透射光强度；I_w为待测多孔介质完全饱水时的透射光强度；I_res为待测多孔介质自由水完全排出，只有残余水时的透射光强度；

所述测得的饱和度-毛细压力关系用van-genuchten模型拟合，得到待测多孔介质的水分特征曲线，该van-genuchten模型如下：

式中，S_w为饱和度；为毛细压力；S_s为待测多孔介质最大饱和度；S_r为残余饱和度；α为进气值的倒数；n为孔隙分布指数；

在排水过程中，当观察到大量水分开始从介质中排出时，张力计中测得的毛细压力值即为进气值。

2.根据权利要求1所述的一种测定多孔介质的水分特征曲线的方法，其特征在于，所述方法还包括：在待测多孔介质排水过程中，待测多孔介质中的毛细压力-饱和度关系被分为三个阶段，在排水过程初期，随着待测多孔介质中的毛细压力增大，待测多孔介质中仅有少量水排出，表现为毛细压力变化很大而饱和度变化很小；当毛细压力增大到进气值以后，大量水分从介质中排出，表现为饱和度变化很大而毛细压力变化很小；当待测多孔介质饱和度降到残余饱和度时，毛细压力再次随着饱和度降低而迅速增大，表现为毛细压力变化很大而饱和度变化很小；

排水过程包括：在排水之前首先向砂箱中通入CO2气体至饱和，随后从砂箱底部注水24小时以上，以使砂箱处于完全饱水状态；在排水时，以小于1ml/min的速度向外排水，最终使砂箱中达到适用光透法的残余水状态。