[发明专利]土壤孔隙水密度的获取方法

说明书

本发明公开一种土壤孔隙水密度的获取方法，包括如下步骤：S1、选取若干组土样烘干至完全干燥，测量并记录各干燥土样质量；S2、将各干燥土样分别放入氦气比重计中，测量并记录各干燥土样体积；S3、将各干燥土样放入对应的湿度控制瓶中，以能够得到达到指定热力学平衡状态的润湿土样；S4、将各润湿土样移出对应的湿度控制瓶，测量并记录各润湿土样质量；S5、将各润湿土样分别放入氦气比重计中，测量并记录各润湿土样体积；S6、根据以下公式计算土壤孔隙水密度：式中，i为第i组土样，M_tw为润湿土样质量，M_td为干燥土样质量，V_tw为润湿土样体积，V_td为干燥土样体积。本发明能够准确测定土壤特别是黏性土孔隙水密度的方法，是研究特殊土力学行为的基础。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术，具体地，涉及一种土壤孔隙水密度的获取方法。

背景技术

土壤中孔隙水包括吸附水和毛细水，吸附水是由于土水之间的范德华力、电场力等物理化学力的作用紧紧吸附在土颗粒表面的薄膜状水层，由于吸附作用，该薄膜状水层中的水分子相互挤压，致使该区域水密度大于自由水密度，随着离土颗粒表面越远，这种吸附作用会逐渐减弱；毛细水是指在土颗粒形成的毛细孔隙中，由于毛细作用吸附而储存在土壤中的水，产生了负的孔隙水压，水分子的间距变大，致使该区域水密度小于自由水密度。土壤孔隙水密度是表征多种土的基本特性参数(例如体积水含量、比表面积、孔隙水压力和基质势等)的基础。但是，土壤中孔隙涉及众多纳米级孔径，现有技术难以探测纳米孔中物质的体积或密度，不能得到土壤孔隙水准确密度，目前仍缺乏能够准确测定不同含水量下土壤孔隙水密度的技术。

因此，需要设计一种新的土壤孔隙水的密度的获取方法，以能够解决上述技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种土壤孔隙水密度的获取方法，该土壤孔隙水密度的获取方法能够准确测定土壤特别是黏性土孔隙水密度的方法，是研究特殊土力学行为的基础。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种土壤孔隙水密度的获取方法，其中，包括如下步骤：S1、选取若干组土样烘干至完全干燥，测量并记录各干燥土样的质量；S2、将各所述干燥土样分别放入氦气比重计中，测量并记录各所述干燥土样的体积；S3、将各所述干燥土样放入对应的湿度控制瓶中，以能够得到达到指定热力学平衡状态的润湿土样；S4、将各所述润湿土样移出对应的所述湿度控制瓶，测量并记录各所述润湿土样的质量；S5、将各所述润湿土样分别放入所述氦气比重计中，测量并记录各所述润湿土样的体积；S6、根据以下公式计算土壤孔隙水的密度：

式中，i为第i组土样，M_tw为所述润湿土样的质量，M_td为所述干燥土样的质量，V_tw为所述润湿土样的体积，V_td为所述干燥土样的体积。

典型地，所述氦气比重计包括样本室和参照室，所述样本室与所述参照室之间管路上设置有压力检测装置和气阀。

优选地，在步骤S2中，将各所述干燥土样分别放入所述氦气比重计的样本室中，关闭所述气阀，调整所述样本室内的气压P₁，此时系统对应的气体状态方程为P₁(V_c－V_td)＝nRT；打开所述气阀，待气流稳定后，读取气压P₂，此时系统对应的气体状态方程为P₂(V_c－V_td+V_r)＝nRT；通过两个气体状态方程计算得到所述干燥土样的体积；式中，V_c为样本室的体积，V_r为参照室的体积，V_td为所述干燥土样的体积，n为气体的物质的量，R为气体常量，T为系统温度。