[发明专利]基于黏土扩散层离子浓度梯度的冻土未冻水含量计算方法

权利要求书

1.基于黏土扩散层离子浓度梯度的冻土未冻水含量计算方法，包括以下步骤：

⑴采集土壤样本，测量土壤粒径分布和常温下的湿度，确定土壤中粘土、粉土、沙土的质量百分比；并将测量的土壤湿度作为初始含水量w₀；

⑵将土壤中粘土、粉土、沙土的质量百分比带入比表面积估测模型，得到土壤的比表面积A_S；所述比表面积估测模型是指A_S=0.042+4.23 Clay%+1.12Silt%-1.16Sand%，式中：Clay%、Silt%、Sand%分别为粘土、粉土、沙土的质量百分比；

⑶建立如下未冻水含量模型，并计算未冻水含量w_u：

，

式中：w_m为残余未冻水含量，；w_SFCC = 2w_b0，为土壤冻结特征曲线中未冻水含量；w_b0为最大结合水含量，；w_m，w_SFCC和w_b0均为质量含水率，单位为%；ρ_bw= 0.985g/cm³为结合水的平均密度；δ = 3.6Å，d=39Å，分别为吸附层和双电层厚度，1Å = 10^-10m；C_b，D，C₀₁和b₁均为描述未冻水含量随温度变化曲线的形状因子，是无量纲参数，其中C₀₁=A_SC_wb，C_wb=0.1237，b₁=0.612，，，a₁=3.59，B=0.1325；T为冻结温度，单位℃；T_w= 0.183℃为普通结合未冻水和毛细水的边界温度，单位℃。

2.如权利要求1所述的基于黏土扩散层离子浓度梯度的冻土未冻水含量计算方法，其特征在于：所述步骤⑴中沙土的粒径大于0.05 mm。

3.如权利要求1所述的基于黏土扩散层离子浓度梯度的冻土未冻水含量计算方法，其特征在于：所述步骤⑴中粉土的粒径介于0.002 mm和0.05 mm之间。