【土木专栏】双12了，小k教你正确打开&接受福利的方式

小K寄语

写在前面

据说长得好看都关注了【纽迈分析】！

据说关注【纽迈分析】的人都很有气质！

据说有文化、有内涵的人，自从关注【纽迈分析】后论文（SCI、EI）翻番了！

小k我就想说一句：这是谁说的？…………说的简直太对了！这分明就是2017年年度最佳金句、最美散文！

那么问题就来了，

面对你们这些长得好看，又有气质，又有文化，又有内涵的粉丝，小k本期究竟该推送点啥呢？

考虑到推送内容的连贯性和可读性，作为一个患有轻度纠结&强迫症&追求完美（以上跟我略微相关）的处女座小k（9月17日破壳），在纠结一个星期之后，终于终于终于，我想到了，还是要结合上期推送内容的粉丝互动留言所提出的问题更进一步的描述不同温度下土体中吸附水含量与核磁共振技术之间的关系。我且推荐，你们且笑纳。

以下内容约2000字，阅读全文约需5分钟。欢迎各位专家、同行及老师多多交流、指正。更多精彩，感谢您的关注。

土体内部孔隙中的水，按其存在的状态、性质和流动的方式通常可分为吸附水、毛细水和重力水3大类。其中，吸附水作为与土颗粒表面直接接触的一类孔隙水，其含量及变化会对土体尤其是黏性土体的各种工程力学特性产生非常重要的影响。已有的研究成果均表明：对于土水间物理化学作用较显著的黏性土，吸附水在土体中的含量是3类孔隙水中最高的。当饱和度在70%以下时，土水之间作用的主要形式为吸附。鉴于吸附水在较大饱和度范围内对土体工程力学和物理化学特性具有重要影响，因此对土体中吸附水的含量及其变化的研究工作具有非常重要的理论和实践意义。

在岩土工程中，温度是影响土体吸附水含量的一个重要因素。而吸附水含量随温度的变化更是研究黏性土温度效应的核心问题所在。

目前关于岩土吸附水的直接测量方法主要有X射线衍射法、加压排水法、离心机法、吸湿法、容量瓶法、电化学法、离子交换法、核磁共振法和热重分析法。以上诸方法各自的适用条件及利弊，小k在此不再一一赘述，感兴趣的可以阅读原文和查阅相关文献资料及专著。下面小k就结合文献中的实例，从微观角度研究土体水力学性质的温度效应，基于核磁共振技术确定不同土样吸附水与毛细水界限的横向弛豫时间T2值，通过获得的试验数据来分析各土样吸附水含量随干密度和温度的变化规律。

试验方案01

试验设备简介

试验主要采用了由苏州纽迈公司研制的型号为PQ-001的MiniNMR核磁共振分析仪（设备装置示意图见图1）与压力板仪。

图1 可控温核磁共振测试系统

02

试验步骤及过程简介

实验采用取自黄河三角洲的砂粒和黏粒，按30%黏70%砂(A)、50%黏50%砂(B)和70%黏30%砂(C)配制了3 种土质并添加去离子蒸馏水(自制)至初始含水量15%， 制得一组脱湿试样和一组冻融试样。利用千斤顶压制3 种干密度为1.6、1.7 和1.8g/cm³土样，脱湿试样编号分别为A6、A7、A8 和B6、B7、B8，冻融试样为A7-1、B7-1 和C7-1。

试验具体过程：

①将制备好的环刀样装入饱和容器，同进气值为300kPa的陶土板一起利用抽真空法饱和4h，然后放入水中浸泡24h以上。

②将饱和好后的试样从饱和器中取出，各自称量后进行核磁共振试验，然后将脱湿试样快速放置于压力板仪内安置好的饱和陶土板上。

③试验设计施加的吸力序列为0kPa→10kPa→20kPa→30kPa→80kPa→120kPa→170kPa→220kPa→280kPa。重复上述步骤，直至试验完成。

对于冻融试样，做完饱和状态的核磁试验后，放入冷浴中从7.5℃开始降温至-20℃左右，然后升温，试验设定温升（温降）步长为0.3~1℃，每级温度平衡时间约为4~10h。待达到每级温度平衡后取出试样，迅速进行核磁共振试验。

结果分析01

吸附水与毛细水界限T2值的确定

图2 A，B两组初始含水量为15%的试样在0~280kPa下的T2分布曲线

上图为试验过程中6个试验在各吸力下的横向弛豫时间T2分布曲线。从中可以看出，在80kPa以前，试样中峰面积（即含水量）与T2分布曲线的峰形变化较大，尤其是峰形的变化，最大T2值随着吸力的增加迅速向左移动，对应的T2=10~110ms范围的最右端峰消失，T2分布曲线从饱和状态的3个峰变为80kPa下的2个峰，由于T2 值与孔隙孔径成正比，我们可以认为土样中较大孔隙中的水分在80 kPa 被排出。