[发明专利]一种基于核磁共振技术测定无粘性土渗透系数的方法

权利要求书

1.一种基于核磁共振技术测定无粘性土渗透系数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按预设的孔隙比制备无粘性土试样，试样的饱和度需达到97％以上，试样制备完成后进行核磁共振试验，得到横向弛豫时间T₂分布曲线；

2)根据试验用土建立土样孔隙模型，利用土样孔隙模型结合核磁共振原理得到孔隙等效半径R与横向弛豫时间T₂的关系式R＝aρ₂T₂，其中，a为孔隙形状相关系数，ρ₂为土颗粒表面的T₂表面弛豫强度；

3)对步骤1)得到的T₂分布曲线进行线性拟合得到拟合曲线，将拟合曲线和关系式R＝aρ₂T₂相结合，得到平均粒径D与横向弛豫时间T₂分布曲线上的峰值点对应的横向弛豫时间T_2peak的关系式D＝f(T_2peak)；

4)根据Kozeny-Carman渗透系数计算公式得到平均粒径D与渗透系数k的关系式k＝g(D)，再将D＝f(T_2peak)代入k＝g(D)，即可得到横向弛豫时间T₂分布曲线上的峰值点对应的横向弛豫时间T_2peak与渗透系数k的关系式k＝h(T_2peak)；

5)将待测无粘性土进行核磁共振试验得到T₂分布曲线，带入关系式k＝h(T_2peak)中，从而得到待测无粘性土的渗透系数k。

2.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振技术测定无粘性土渗透系数的方法，其特征在于，所述的步骤1)具体为：

(1.1)制备试样时采用湿法制样，根据预设孔隙比，取粒径均匀的试验土体在饱和器中分若干层逐层击实；

(1.2)试样制备完成后，需要在真空饱和缸中对试样进行真空饱和，饱和度需达到97％以上，未达到饱和度要求则继续饱和；

(1.3)试样达到饱和要求后取出，擦干表面水分，放入核磁共振分析仪中进行扫描试验，导出试验数据，记录横向弛豫时间T₂分布曲线。

3.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振技术测定无粘性土渗透系数的方法，其特征在于，所述的步骤1)中，试样的饱和通过一体化饱和试样制备装置实现，包括装置主体结构、顶部透水石、顶盖、底部透水石和底盖；所述装置主体结构呈圆柱筒状，在两端设有搭接口，所述顶部透水石、底部透水石分别通过搭接口设置在装置主体结构内部的两端处，所述顶盖、底盖分别固定在装置主体结构的两端，且盖面在固定后分别与两端的透水石紧密接触；所述顶盖、底盖的盖壁上的内部圈角处设有橡胶圈，与透水石的外边沿接触。

4.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振技术测定无粘性土渗透系数的方法，其特征在于，所述的步骤2)具体为：

(2.1)基于核磁共振原理，横向弛豫时间T₂与横向磁化矢量的表征关系式为：

式中：M_xy(t)为在时间t的回波串的幅度，即横向磁化矢量的幅度；M₀为最大横向磁化矢量；

(2.2)通过对核磁共振中FID信号的傅里叶转换，土样中孔隙水的T₂分布可以表示为：

(2.3)将建立的土样孔隙模型代入式(2)，得到：

R＝aρ₂T₂ (3)。

5.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振技术测定无粘性土渗透系数的方法，其特征在于，所述的步骤2)中，当孔隙为柱形时，a＝2，当孔隙为球形时，a＝3；试验选取表面弛豫强度ρ₂为10μm/s。