基于NMR技术的土—水特征曲线预测

发布时间：2017-10-07 03:16

  本文关键词：基于NMR技术的土—水特征曲线预测

  更多相关文章： 土-水特征曲线 核磁共振 预测 分形理论

【摘要】：土广泛分布于自然界,自然界中绝大多数土体都处于非饱和状态。随着社会的发展和科学技术的进步,对于非饱和土的研究已经成为岩土力学学术界的研究重点。研究非饱和土就不可避免的会接触到土-水特征曲线,土-水特征曲线是非饱和土土力学理论研究的重要基础,土-水特征曲线在非饱和土的理论和力学性质的研究中占有举足轻重的地位。一般情况下土-水特征曲线的测量需要消耗大量的时间和精力,且试验只能获得土体某一特定状态下的土-水特征曲线。然而在对非饱和土进行研究时,通常需要的都是任意变形条件下的土-水特征曲线。故提出一个快捷,有效,经济的预测土-水特征曲线的方法是十分有必要的。本文所进行的主要研究及结论如下:(1)选取了武汉市武昌区某工地深基坑的土体进行试验研究,主要进行的实验有:土体基本物理指标的测取,试样的制备,不同压实度下的土-水特征曲线的测取,不同压实度下的核磁共振曲线的测取。(2)研究分析了土-水特征曲线的影响因素,并用试验验证了不同初始干密度对土-水特征曲线的影响规律。(3)介绍研究了多种经典土-水特征曲线模型,并结合笔者所做的实验,利用Matlab等分析软件进行拟合分析,分析出了各模型的优缺点和适用性,选取了最优模型进行后续研究,并对各模型提出了自己的见解。(4)对试样在不同压实度下的核磁共振试验数据进行了分析研究,证实了试样的初始干密度主要影响的是较大孔径的孔隙含量,对较小孔径的孔隙含量影响不大等相关理论。并发现换算后的NMR图形和土-水特征曲线十分相似,它们之间存在一定的关联性。最后通过分析NMR实验得到的数据,给出了在已知初始干密度的情况下,通过核磁共振试验就可以预测出试样的土-水特征曲线的数学模型,为土-水特征曲线的研究提供了新的思路。(5)介绍了分形理论,证实了核磁共振曲线中弛豫时间与质量含水量具有较为明显的分形行为,从侧面上证明了土体孔隙分布具有很强的分形特性。进行理论推导,给出以质量含水率表示的核磁共振曲线分形模型。然后利用该模型给出了在已知初始干密度的情况下,通过核磁共振试验来预测土-水特征曲线的方法。
【关键词】：土-水特征曲线 核磁共振 预测 分形理论
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及论文选题10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 土-水特征曲线研究的现状10-12
• 1.2.2 核磁共振发展状况12-13
• 1.3 拟采用的技术路线13
• 1.4 本文研究的内容13-15
• 第2章 土-水特征曲线15-26
• 2.1 土-水特征曲线的基本理论和概念15-18
• 2.1.1 土-水特征曲线的简介15
• 2.1.2 基质吸力15-17
• 2.1.3 滞回效应17-18
• 2.2 土-水特征曲线的实验设备18-20
• 2.2.1 传统的经典压力板仪18-19
• 2.2.2 改进后的压力板仪19-20
• 2.3 土-水特征曲线的影响因素20-22
• 2.3.1 影响土-水特征曲线的内在因素20-21
• 2.3.2 影响土-水特征曲线的外部因素21-22
• 2.4 土样在不同压实度下的SWCC曲线研究22-24
• 2.4.1 试样制备22-23
• 2.4.2 试验结果数据23-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第3章 土-水特征曲线模型26-38
• 3.1 土-水特征曲线模型的理论介绍26-27
• 3.2 经典的土-水特征曲线模型27-30
• 3.2.1 两个参数的模型27
• 3.2.2 三个参数的模型27-29
• 3.2.3 四个参数的模型29-30
• 3.3 对土-水特征曲线模型的研究30-33
• 3.3.1 经典模型中的参数30
• 3.3.2 模型中残余含水量相关的吸力值30-31
• 3.3.3 模型中修正系数的比较31-33
• 3.4 模型的拟合及对比33-37
• 3.4.1 模型的拟合结果34-36
• 3.4.2 拟合结果分析36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 NMR实验数据和土-水特征曲线的关系研究38-53
• 4.1 核磁共振简介38-42
• 4.1.1 核磁共振的发展状况38
• 4.1.2 核磁共振的基本原理简介38-40
• 4.1.3 核磁共振弛豫信号处理40-42
• 4.2 核磁共振试验42-46
• 4.2.1 试验设备42
• 4.2.2 试验过程及结果42-44
• 4.2.3 核磁共振试验数据分析44-46
• 4.3 依据NMR实验数据预测土-水特征曲线46-51
• 4.3.1 核磁共振与SWCC曲线的理论关联46-48
• 4.3.2 土-水特征曲线预测方法的提出48-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第5章 基于NMR数据的土-水特征曲线分形预测53-67
• 5.1 分形理论的介绍53
• 5.2 分形理论在土力学及工程中的模型53-57
• 5.2.1 岩土介质中的分形模型54-57
• 5.3 核磁共振曲线分形的理论推导57-59
• 5.3.1 基于核磁共振曲线直接求解分维数57-58
• 5.3.2 以质量含水率表示的核磁共振曲线分形模型58-59
• 5.4 核磁共振曲线分形的理论验证59-61
• 5.5 关于土-水特征曲线预测方法的提出及验证61-66
• 5.5.1 预测方法的提出61-63
• 5.5.2 预测模型的验证及分析63-66
• 5.6 本章小结66-67
• 第6章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72

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本文编号：986602