一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法及相关设备

本申请涉及岩石水分扩散分析领域，具体涉及一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法及相关设备。

背景技术：

1、岩石一般由多种矿物成分组成，不同矿物成分的结构体以及相同矿物成分的结构体通过胶结粘结，岩石作为一种含孔隙的介质物体，由于外部流体压力的作用以及基质吸力的存在，使得岩石能够在孔隙中存储一部分流体介质,这样的结构特性使得岩石具有吸水的物理性质。在岩土工程实践中，岩石经常遭受如地下水、地表水或和降水等水的侵蚀，含水工况条件下，水会进入岩石结构体，水分在岩石中进行扩散，对岩石微观结构进行侵蚀，使得岩石强度和刚度降低，从而导致许多的工程地质灾害，如岩溶地表塌陷、地表沉降和隧道涌水等。由此可知，岩石中水分存在的多少，对工程地质灾害的发生预测具有重要的作用，因此，研究水分在岩石中的扩散分布、扩散范围和扩散速率等量化指标，具有重要的工程实际意义。

2、在工程实践现场中获取水分在岩石中的扩散特征具有一定的操作难度，因此对于水分在岩石中的扩散规律研究多采用室内试验的方法进行。室内试验常用的吸水试验方法就是将干燥的岩石试样在一定时间内经过吸水过程后，岩石孔隙吸水后质量增加，岩石试样增加的质量就是岩石试样吸水的质量，岩石试样吸水的过程也就是水分在岩石中进行扩散的过程。

3、但是，目前室内岩石吸水试验多测量岩石吸水后质量的增加、含水率的多少，而对不同时间节点岩石内部水分的扩散研究存在不足，主要存在的问题有：(1)不能准确的反映出岩石试样中水分的扩散分布；(2)在吸水过程中，不能准确的测定岩石实时的含水率和饱和系数；(3)在吸水过程中，也不能实时准确的测出岩石的水分扩散系数。

技术实现思路

1、本申请提供了一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法及相关设备，在通过吸水试验测得的饱和系数的基础上，继续通过对数变换来测定沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，以此精确地确定整体水分扩散系数，为岩石内部水分的扩散研究提供了强有力的数据支持。

2、第一方面，本申请提供了一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法，其特征在于，方法包括：

3、确定待测定水分扩散系数的圆柱形岩石试样；

4、通过吸水试验，获取圆柱形岩石试样在不同时间下的吸水数据；

5、在吸水数据的基础上，确定圆柱形岩石试样的饱和系数；

6、以饱和系数为基础，通过对数变换，分别确定圆柱形岩石试样的沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数；

7、通过沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，确定圆柱形岩石试样的整体水分扩散系数。

8、第二方面，本申请提供了一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定装置，装置包括：

9、确定单元，用于确定待测定水分扩散系数的圆柱形岩石试样；

10、获取单元，用于通过吸水试验，获取圆柱形岩石试样在不同时间下的吸水数据；

11、确定单元，还用于在吸水数据的基础上，确定圆柱形岩石试样的饱和系数；

12、确定单元，还用于以饱和系数为基础，通过对数变换，分别确定圆柱形岩石试样的沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数；

13、确定单元，还用于通过沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，确定圆柱形岩石试样的整体水分扩散系数。

14、第三方面，本申请提供了一种处理设备，包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，处理器调用存储器中的计算机程序时执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的方法。

15、第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有多条指令，指令适于处理器进行加载，以执行本申请第一方面或者本申请第一方面任一种可能的实现方式提供的方法。

16、从以上内容可得出，本申请具有以下的有益效果：

17、针对于岩石试样的水分扩散分析目标，本申请在确定待测定水分扩散系数的圆柱形岩石试样后，通过吸水试验，获取其在不同时间下的吸水数据，接着在吸水数据的基础上，确定圆柱形岩石试样的饱和系数，再以饱和系数为基础，通过对数变换，分别确定圆柱形岩石试样的沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，此时通过沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，确定圆柱形岩石试样的整体水分扩散系数，在这过程中，本申请在通过吸水试验测得的饱和系数的基础上，继续通过对数变换来测定沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，以此精确地确定整体水分扩散系数，为岩石内部水分的扩散研究提供了强有力的数据支持。

技术特征：

1.一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述饱和系数为基础，通过对数变换，确定所述圆柱形岩石试样的沿轴向方向的水分扩散系数的过程中，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述饱和系数为基础，通过对数变换确定所述圆柱形岩石试样的所述沿径向方向的水分扩散系数的过程中，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述沿轴向方向的水分扩散系数以及所述沿径向方向的水分扩散系数，确定所述圆柱形岩石试样整体的水分扩散系数，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述吸水数据的基础上，确定所述圆柱形岩石试样的饱和系数，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定待测定水分扩散系数的圆柱形岩石试样，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述沿轴向方向的水分扩散系数以及所述沿径向方向的水分扩散系数，确定所述圆柱形岩石试样的整体水分扩散系数之后，所述方法还包括：

8.一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种处理设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时执行如权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行权利要求1至7任一项所述的方法。

技术总结
本申请提供了一种圆柱形岩石试样水分扩散系数的测定方法及相关设备，在通过吸水试验测得的饱和系数的基础上，继续通过对数变换来测定沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，以此精确地确定整体水分扩散系数。方法包括：确定待测定水分扩散系数的圆柱形岩石试样；通过吸水试验，获取圆柱形岩石试样在不同时间下的吸水数据；在吸水数据的基础上，确定圆柱形岩石试样的饱和系数；以饱和系数为基础，通过对数变换，分别确定圆柱形岩石试样的沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数；通过沿轴向方向的水分扩散系数以及沿径向方向的水分扩散系数，确定圆柱形岩石试样的整体水分扩散系数。

技术研发人员：卞康,彭学成,陈彦安,刘振平,艾飞
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15