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题名压实石英颗粒中孔隙水微观动力学性质研究
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作者
聂飞
马田田
田慧会
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机构
国能甘泉铁路有限责任公司
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
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出处
《科学技术与工程》
北大核心
2024年第20期8624-8630,共7页
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基金
国家自然科学基金(41972290)
国能甘泉铁路有限责任公司技术开发重点课题(GJNY-21-68)。
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文摘
土水作用使土体中孔隙水具有与自由水完全不同的物理状态,从而影响了土体的物理特性。作为地球表面含量最多的矿物之一,石英广泛存在于各种岩土体中,石英颗粒与水的相互作用极大的影响各种岩土体的工程特性。为了研究石英颗粒与水的相互作用,利用核磁共振技术探测了非饱和压实石英颗粒中不同温度条件下的纵向弛豫时间T_(1)分布曲线和常温下T_(1)-横向弛豫时间T_(2)相关谱图。通过分析孔隙水T_(1)/T_(2)分布曲线,发现峰点处T_(1)/T_(2)约为6.31。基于BPP(Bloembergen-Purcell-Pound)模型,计算得到非饱和石英土样中孔隙水分子的转动特征时间远大于自由水的转动特征时间,说明压实石英颗粒中的孔隙水活动度受到较大的抑制。利用Korb模型,计算得到了吸附水在石英颗粒表面的特征停留时间和亲和性。结果表明:水分子在离开石英颗粒表面时在颗粒表面移动了4.2×10^(9)步,说明石英颗粒对水分子具有较大的亲水性或束缚性。基于Arrhenius定理分析T_(1)分布曲线随温度的变化得到石英颗粒中表面吸附水的吸附活化能为26.8 kJ/mol,远大于黏土颗粒表面吸附水的吸附活化能。这表明石英颗粒表面对水分子的束缚作用大于黏土颗粒表面。经分析认为这主要是因为石英颗粒表面的硅醇基与表面吸附水形成大量的氢键使得石英颗粒对表面吸附水具有较大的束缚作用。
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关键词
核磁共振(NMR)
石英
土水作用
温度
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Keywords
nuclear magnetic resonance(NMR)
quartz
soil-water interaction
temperature
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分类号
TU431
[建筑科学—岩土工程]
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