近些年来, 核磁共振作为一个跨学科的测试技术方法用于研究不同砂岩岩石、催化剂、胶体和生物组织,并且越来越多地应用于包括岩土介质在内的各种材料物理及几何特征测试及估算,如用于水泥在水渐进析出变化状态下各类凝胶孔隙水特征; 岩体 含水层范围测试及其岩石孔隙度、渗透率、导水系数估算,以及在石油及其开采领域所涉及介质的分析应用等.该技术方法亦推广应用于主要由细观矿物 及含水孔隙构成的软土的相关分析研究.
下面简单介绍在取之于实际工程的淤泥土的不同类型荷载水平及速率试验基础上, 进行核磁共振水相测试, 以探索何种荷载水平及速率下饱和超软土(淤泥)中结合水(主要为弱结合水) 可转化为自由水及与转化量的可能对应关系, 以为地基工程设计提供基础.
核磁共振T2谱图/水分分布情况
T2 弛豫时间反映了样品内部氢质子所处的化学环境, 与氢质子所受的束缚力及其自由度(水分状态) 有关, 而氢质子的束缚程度又与样品的内部结构有密不可分的关系. 在多孔介质中, 孔径越大,存在于孔中的水弛豫时间越长; 孔径越小, 存在于孔中的水受到的束缚程度越大, 弛豫时间越短.下图所示为15个淤泥土样品的T2弛豫谱图。
上图所示为15个淤泥土样品的T2弛豫谱图。
下图可清楚观察到, 相对于测试前, 真三轴(围压100 kPa, 竖向冲击荷载水平100 kPa, 加载速率1.6 MPa/s 及以下) 不同频率试验样品的第一个峰值基本无变化。表明该种荷载频率及水平下非自由水基本不会转化为自由水;相对于测试前, 高速冲击荷载下非自由水可转化为自由水, 而且冲击总 能量越大, 就越易析出自由水. 此外, 由图4 (c) 可见, 样品所受到侧限约束刚度对非自由水转化为自由水的影响可忽略.
