核磁共振應(yīng)用巖土孔隙結(jié)構(gòu)分析和孔隙度測(cè)量

應(yīng)用背景

一般認(rèn)為土壤由固相（土壤顆粒）、液相（土壤水）和氣相（土壤所含氣體）三相構(gòu)成，在土壤顆粒空隙完全由液相填充，即水占土壤空隙的比例為百分之百時(shí)該土壤稱之為飽和土。反之，土壤孔隙由水和空氣填充，即飽和度小于100時(shí)但大于0時(shí)，該土壤為非飽和土。 土體孔隙中的水，按其存在的狀態(tài)、性質(zhì)和流動(dòng)方式，可分為3類 吸附水、毛細(xì)水與重力水； 對(duì)于土水間物理化學(xué)作用較顯著的黏性土, 吸附水在土體中的含量是3類孔隙水中最高的, 當(dāng)飽和度在70 以下時(shí), 吸附作用將是土水作用的主要形式. 鑒于吸附水在較大飽和度范圍內(nèi)對(duì)土體工程力學(xué)和物理化學(xué)特性的重要影響, 那么對(duì)土體中吸附水的含量及其變化的研究工作就具有非常重要的理論和實(shí)踐意義； 質(zhì)子核磁共振技術(shù)是一項(xiàng)研究單位體積中質(zhì)子(即氫核)含量與分布的快速、無損探測(cè)技術(shù). 由于水中1H 的核磁信號(hào)較強(qiáng), 且水廣泛存在于大自然中。核磁共振技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用主要集中在巖石徑分布和吸附水含量的測(cè)試，具體方法為聯(lián)合T2 曲線和壓汞曲線換算巖石孔徑分布及通過離心方法確定吸附水T2 截止值進(jìn)而測(cè)定吸附水含量。 當(dāng)孔隙內(nèi)的液體為水且磁場(chǎng)梯度近似為零的條件下，多孔介質(zhì)體系的橫向弛豫時(shí)間和縱向弛豫時(shí)間只與多孔介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)系，主要受體系的表面弛豫機(jī)制影響，而近似與其他兩類弛豫機(jī)制無關(guān)

核磁共振在石油巖心領(lǐng)域的功能 ：

1)孔隙度、含水率、含水飽和度的測(cè)定
2)凍融溫度-滲流-應(yīng)力損傷本構(gòu)模型
3)凍融機(jī)理研究
4)凍土未動(dòng)水含量測(cè)定
5)天然氣水合物的形成與過程分解
6)毛細(xì)水與吸附水含量測(cè)定

應(yīng)用舉例一：土壤孔徑分布

應(yīng)用舉例二：土壤吸附水含量測(cè)試分析