【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩土力学与工程领域，具体涉及一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，适用但不限于测试饱和黏土在不同条件下土体中导电路径对饱和土体电导率贡献，用以辅助表征土体微细观结构状态。
技术介绍
1、土体电阻率是土体对土体中电流的阻挡程度的量度，是土体基本性质之一，土体电导率是土体电阻率的倒数。土体电导率与土体组成(粒度分布、矿物学)、孔隙结构(孔隙率、孔隙的分布与连通情况)、含水量、温度有关。为了解岩石基质中的油气储藏特征，archie(1942)提出阿尔奇定律，将砂岩的电阻率与孔隙液的电阻率进行了关联，但其未考虑表面电荷在黏性土体导电中的作用；waxman(1968)等人提出双并联电阻模型，将饱和泥质砂岩的电导率与表面电导率和孔隙液电导率联系起来，但该模型没有考虑表面电导率和孔隙液电导率串联的共同影响；rhoades(1989)等人提出土体电导率的三路径电流流动模型，该模型假定除两个平行电阻模型中的路径外，还有一条沿颗粒表面的流动和孔隙液的流动串联的路径，然而，该模型着眼于如何在孔隙液电导率的全范围内很好地拟合数据，没有充分考虑导电路径对整体土体电导率的贡献率。
2、在黏性的混合土体中，哪条路径是混合土体电导率最重要的贡献路径，以及导电路径的贡献如何孔隙流体电导率和不同孔隙率的变化而变化，仍然是一个知识空白，无法定量评估在不同孔隙流体电导率或不同孔隙率的条件下导电路径对饱和土体电导率的贡献率的影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术存在的
2、本专利技术的上述目的通过以下技术手段来实现：
3、一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，包括以下步骤：
4、步骤1、建立混合土体的饱和土体电导率模型，
5、土体电导率模型包括同深度的并行的导电路径pu、导电路径ps、导电路径pw以及空气路径，其中，导电路径pu在深度方向上从上至下依次包括第一固体颗粒模块和第一孔隙流体模块，导电路径ps为第二固体颗粒模块，导电路径pw为第二孔隙流体模块，空气路径为空气模块；
6、步骤2、配置同一孔隙率n、不同孔隙流体电导率σw的各个混合土体；
7、步骤3、测量同一孔隙率n、不同孔隙流体电导率σw的各个混合土体对应的混合土体电导率σ0，再利用孔隙流体电导率σw和孔隙率n，计算第一固体颗粒模块和第二固体颗粒模块的电导率σs，
8、
9、其中，σw是第一孔隙流体模块和第二孔隙流体模块的电导率，cf为混合土体中黏土的含量，gs1是混合土体中黏土的比重，gs2是混合土体中砂土的比重，是4℃时水的质量密度，n是混合土体的孔隙率，cec是阳离子交换容量，
10、步骤4、根据不同孔隙流体电导率σw和对应的电导率σ0，对以下公式进行拟合，获取σs和lw，
11、
12、根据lu·l’w+lw＝n，lu+ls+lw＝1，获得lu，ls，l’w，根据l‘s+l’w＝1，获得l‘s，
13、其中，lu为第一固体颗粒模块和第一孔隙流体模块的横截面宽度，lw是第二孔隙流体模块的横截面宽度，l’w是第一孔隙流体模块的深度，ls为第二固体颗粒模块的横截面宽度，l‘s是第一固体颗粒模块的深度；
14、步骤5、计算导电路径pu，ps，pw对饱和土体电导率的贡献，
15、
16、
17、
18、式中，cpu是导电路径pu对饱和土体电导率的贡献率，cps是导电路径ps对饱和土体电导率的贡献率，cpw是导电路径pw对饱和土体电导率的贡献率。
19、一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，还包括步骤6：改变孔隙率n，再重复步骤2-5，分析不同孔隙率n的条件下pu，ps，pw导电路径对饱和土体电导率的贡献率的大小及变化趋势。
20、如上所述，当混合土体中黏土的含量cf≤30％，混合土体的制备方法包括以下步骤：
21、将设定黏土含量cf的黏土和砂土分别置于烧瓶中与盐溶液混合，煮沸使烧瓶内黏土浆液和砂土浆液脱气，冷却后，将黏土浆液倒入圆柱形的制备管中，待黏土浆液沉淀到制备管底部，将砂土浆液倒入，将制备管密封旋转混合均匀后倒入的固结仪，固结得到均匀无离析的混合土体。
22、如上所述，当混合土体中黏土的含量cf≥40％以及混合土体中黏土的含量30％<cf<40％，混合土体的制备方法包括以下步骤：
23、将黏土和砂土按黏土含量cf混合后，再与盐溶液按预定的含水率混合拌合均匀后，再倒入固结仪中，固结得到混合土体。
24、如上所述盐溶液为氯化钠溶液。
25、如上所述固结仪的固结腔内设置有用于测量混合土体电导率σ0的导电片。
26、本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果：
27、建立了饱和土体电导率模型，提出了导电路径的贡献方程，可以通过一次实施获得多个不同条件下导电路径对全饱和混合土体的电导率贡献大小和变化趋势；同时还可以在不同颗粒级配的测试对象、不同饱和土混合黏土测试对象、不同孔隙流体电导率、不同孔隙率、不同黏土含量等条件下进行实验，获得导电路径的贡献率大小及变化趋势，可为定量研究饱和土体内部细微观结构变化方面提供重要依据。
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1.一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，其特征在于，还包括步骤6：改变孔隙率n，再重复步骤2-5，分析不同孔隙率n的条件下Pu，Ps，Pw导电路径对饱和土体电导率的贡献率的大小及变化趋势。
3.根据权利要求1所述一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，其特征在于，当混合土体中黏土的含量CF≤30％，混合土体的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，其特征在于，当混合土体中黏土的含量CF≥40％以及混合土体中黏土的含量30％<CF<40％，混合土体的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，其特征在于，所述盐溶液为氯化钠溶液。
6.根据权利要求4所述一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，其特征在于，所述固结仪的固结腔内设置有用于测量混合土体电导率σ0的导电片。
【技术特征摘要】
1.一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，其特征在于，还包括步骤6：改变孔隙率n，再重复步骤2-5，分析不同孔隙率n的条件下pu，ps，pw导电路径对饱和土体电导率的贡献率的大小及变化趋势。
3.根据权利要求1所述一种评估导电路径对饱和土体电导率的贡献率的方法，其特征在于，当混合土体中黏土的含量cf≤30％，混合土体的制备方法包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：柏巍，梁美洁，吴安定，任伟中，张军民，刘斌，沈高勇，宣伟浩，张西厢，吴嘉琪，陈佳琦，冯瀑霏，王斐，陈俊融，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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