[发明专利]一种不同深度处饱和黏土试样的制备装置及其孔隙水类型和含量的测定方法

权利要求书

1.一种基于核磁共振技术测定不同深度处饱和黏土试样中的孔隙水类型及其含量的方法，其特征在于，所述不同深度处饱和黏土试样通过不同深度处饱和黏土试样的制备装置制得，该装置包括试样模具（1）、试样加载室（3）和竖向加载装置（6）；

所述试样加载室（3）由试样加载室底座（3-1）、试样加载室侧壁（ 3-2）和试样加载室顶盖（3-3）构成，所述加载室底座（3-1上具有内圈模具槽（3-1-1） 、外圈安装槽（3-1-2）和径向导水槽（ 3-1-3），所述试样模具（1）通过内圈模具槽( 3-1-1) 安装在试样加载室底座(3-1) 上，所述试样加载室侧壁（3-2) 通过外圈安装槽（3-1-2）安装在试样加载室底座（3-1）上；所述试样加载室（3）内注有无气水（4），所述试样加载室（3）内和试样模具（1） 内的无气水（4）通过径向导水槽（3-1-3） 水力连通；

所述试样模具（1）内部从下至上设有第一透水石（3-4） 、第一滤纸（3-5）、黏土试样（2）、第二滤纸（3-6）、第二透水石（3-7）、试样加载室顶盖（3-3）；

所述试样加载室( 3) 安装在竖向加载装置( 6) 上，所述竖向加载装置( 6) 用于向试样加载室( 3) 加载不同深度对应的压力；

该方法包括以下步骤：

（1）向试样加载室( 3) 内注入无气水( 4) ，待试样加载室( 3) 和试样模具( 1) 内的无气水( 4) 高度一致后，向试样模具( 1) 内依次安装第一透水石( 3-4) 和第一滤纸( 3-5) ；

（2）采用水下沉积法向试样模具( 1) 填筑黏土试样( 2) ；待填土至预定的黏土试样( 2) 的初始高度后，保证黏土试样( 2) 顶面水平，向试样模具( 1) 内依次安装第二滤纸( 3-6) 、第二透水石( 3-7) 和试样加载室顶盖( 3-3) ；

（3）将填筑完黏土试样( 2) 的试样加载室( 3) 安装于竖向加载装置( 6) 上，并安装位移计( 7) ；

（4）启动竖向加载装置( 6) 的加载系统，逐级加载，直至达到模拟的黏土试样( 2) 所在深度相应的压力；量测加载完成后黏土试样( 2) 的高度，计算黏土试样( 2) 的总体积V；

（5）从试样模具( 1) 中取出黏土试样( 2) ，快速地覆上薄膜保持制样饱和，薄膜与试样紧密贴合，保证无气泡；而后将黏土试样( 2) 放入核磁共振分析仪的磁体系统中，开展核磁共振试验，获得黏土试样( 2) 的弛豫时间T₂分布曲线；

（6）核磁共振试验结束后，取出试样模具( 1) 内的黏土试样( 2) ，烘干后测试黏土试样( 2) 的干重量，根据干重度计算黏土试样( 2) 的体积V_s；根据步骤（4）中黏土试样( 2)的总体积V，计算孔隙水的体积V_w0 = V - V_s；与核磁共振试验测试的孔隙水体积V_w对比，当两者误差小于设定阈值时，开展下一步孔隙水类型分析，反之，重复步骤（1）至步骤（6）；

（7）根据核磁共振试验的T₂分布曲线，采用“半幅点”经验判断法，获取T₂截止值；其中，取小于T₂截止值的孔隙水体积为黏土试样( 2) 孔隙中结合水的体积，取大于T₂截止值的孔隙水体积为黏土试样( 2) 孔隙中自由水的体积；所述的“半幅点”经验判断法是指对于均一、无裂隙的试验土样而言，其T₂分布曲线通常呈单峰或以单峰为主，取T₂分布曲线上幅点的最高点和最低点的1/2处点值作为T₂截止值；当主峰的横向弛豫时间小于10 ms时，T₂截止值可取为主峰的右“半幅点”附近的点值；当主峰大于10 ms时，T₂截止值可取为主峰的左“半幅点”附近的点值；所述T₂截止值在横向驰豫时间T₂分布曲线上用于表征孔隙流体形态的界限；当孔隙流体的横向弛豫时间大于T₂截止值时，流体为自由流体；反之，则为束缚流体。