本實(shí)用新型屬于巖土體內(nèi)部水分遷移研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的裝置。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)家“陸上絲綢之路新經(jīng)濟(jì)帶”戰(zhàn)略及“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略的深入實(shí)施，未來(lái)數(shù)十年，中國(guó)西部將會(huì)進(jìn)行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。上述地區(qū)多處于高原、山地等季節(jié)(多年)性凍融區(qū)，凍融作用強(qiáng)烈。巖土體在凍融作用下的損傷劣化會(huì)引發(fā)一系列的工程地質(zhì)問(wèn)題。引起巖土體凍融損傷的機(jī)制主要有兩種：一是孔隙(裂隙)水原位凍結(jié)過(guò)程中的體積膨脹機(jī)制；二是未凍水向正凍區(qū)遷移并結(jié)冰的冰分凝機(jī)制。國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為，以分層結(jié)晶和未凍水遷移為主要特征的冰分凝機(jī)制是引起土體凍脹和結(jié)構(gòu)破壞的主要原因。對(duì)巖石凍融損傷機(jī)制的研究相對(duì)滯后，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)認(rèn)為體積膨脹機(jī)制起主導(dǎo)作用，但隨著Fukuda、Murton和Duca等人在巖石中觀察到了冰分凝現(xiàn)象，冰分凝機(jī)制特別是未凍水的遷移在巖石凍融損傷中的作用逐漸被重視。因此，研究?jī)鋈谶^(guò)程中巖土體內(nèi)部的水分遷移過(guò)程，是揭示巖土體凍融損傷機(jī)制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有重要的理論和工程意義。

關(guān)于巖土體內(nèi)部水分遷移的驅(qū)動(dòng)力，自19世紀(jì)末以來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了各種假說(shuō)，主要有：溫度梯度勢(shì)、壓力勢(shì)、重力勢(shì)、滲透勢(shì)、基質(zhì)勢(shì)等。具體到凍融過(guò)程中，分凝勢(shì)則起主導(dǎo)作用。根據(jù)Konrad和Morgenstern的理論，分凝勢(shì)是由溫度梯度勢(shì)和壓力決定的?？梢?jiàn)，對(duì)于巖土體內(nèi)部水分遷移的理論研究已經(jīng)較為充分，但實(shí)驗(yàn)研究嚴(yán)重缺乏。利用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究巖土體內(nèi)部水分遷移面臨諸多挑戰(zhàn)，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

(1)室內(nèi)凍結(jié)條件難以模擬自然的凍融環(huán)境。自然條件下巖土體的凍融主要有兩種模式，取決于內(nèi)部是否存在永凍層。若地層內(nèi)部不存在永凍層，則凍融為由表及里的單向凍融，地表溫度呈周期性的正弦變化，地層內(nèi)部則是恒定的正溫。若地層內(nèi)部存在永凍層，則凍結(jié)可能為由里及表的單向凍結(jié)，或兩端同時(shí)進(jìn)行的雙向凍結(jié)，但融化則仍是由表及里的單向，地表溫度仍呈周期性正弦變化，地層內(nèi)部則是恒定的負(fù)溫?，F(xiàn)有方案多采用一端恒定正溫，另一端恒定正溫的設(shè)計(jì)，無(wú)法有效模擬自然的凍融環(huán)境。如申請(qǐng)?zhí)枮?01510299172.8的專利公開(kāi)了一種凍土中水分遷移過(guò)程追蹤裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，其采用上端恒定負(fù)溫、下端恒定正溫的控溫方案，無(wú)法研究自然凍融環(huán)境下土體內(nèi)部的水分遷移；申請(qǐng)?zhí)枮?01110185451.3的專利公開(kāi)了一種測(cè)量?jī)鐾猎囼?yàn)中相變過(guò)程溫度和電阻率分布的裝置，該裝置采用兩端控溫的方案，但同樣為一端恒定正溫、一端恒定負(fù)溫以形成恒定的溫度梯度。

(2)巖土體中的水分遷移不能實(shí)時(shí)、精確測(cè)量。巖土體中水分遷移測(cè)量現(xiàn)有方案主要有三種。第一種方案采用烘干法測(cè)量?jī)鼋Y(jié)前后相同位置土體的含水量，該方法得到的數(shù)據(jù)量較小，精度較差，且僅能得到凍結(jié)前后兩個(gè)狀態(tài)的水分分布。如申請(qǐng)?zhí)枮?01410184471.2的專利公開(kāi)了一種研究?jī)鋈谕翜囟葓?chǎng)、水分遷移及變形規(guī)律試驗(yàn)裝置，其采用測(cè)溫點(diǎn)取土樣烘干測(cè)量含水量的方法，來(lái)測(cè)量土樣中的水分遷移。第二種方案在土體不同位置布設(shè)水分傳感器，測(cè)量?jī)鋈谶^(guò)程中測(cè)點(diǎn)位置的含水量變化，該方法雖然可以得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但限于傳感器數(shù)量，對(duì)水分分布狀態(tài)的測(cè)量同樣是粗略的，此外傳感器本身精度易受到溫度、濕度等因素的干擾，在凍結(jié)狀態(tài)下或低含水量的土體內(nèi)部測(cè)試誤差較大。如申請(qǐng)?zhí)枮?01520663814.3的專利公開(kāi)了一種室內(nèi)降雪條件下凍土水分遷移規(guī)律模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用布設(shè)多層濕度傳感器的方法監(jiān)測(cè)水分的遷移，具體方案為每層中傳感器呈1m 1m的正方形網(wǎng)格均勻布設(shè)，相鄰兩層之間按0.5m的等間距布設(shè)，存在傳感器間距過(guò)大的問(wèn)題。第三種方案采用示蹤的方法，將土樣置于透明的容器內(nèi)，利用相機(jī)配合特定的顯蹤手段來(lái)監(jiān)測(cè)水分的遷移，這種方法雖然可直觀的觀察水分的遷移過(guò)程，但存在保溫效果不良等問(wèn)題，且僅能觀測(cè)試樣表面的水分遷移，結(jié)果不具有代表性。如申請(qǐng)?zhí)枮?01510299172.8的專利公開(kāi)了一種凍土中水分遷移過(guò)程追蹤裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，其利用紫光燈下熒光劑在凍結(jié)前后顏色不同的特性，在凍土制樣過(guò)程中添加含熒光劑的水，之后將樣品放置于透明玻璃槽內(nèi)，利用數(shù)碼相機(jī)對(duì)表面水分的遷移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

(3)傳感器本身會(huì)對(duì)試樣結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的擾動(dòng)。傳感器及連接的導(dǎo)線本身要占據(jù)一定的空間，由于室內(nèi)試驗(yàn)樣品尺寸有限，特別是對(duì)于尺寸較小的試樣，傳感器的存在將顯著改變?cè)嚇拥慕Y(jié)構(gòu)；此外傳感器一般為金屬材質(zhì)，導(dǎo)熱性能良好，在放置點(diǎn)容易形成溫度場(chǎng)和水分場(chǎng)的異常，造成測(cè)試結(jié)果的誤差。

(4)國(guó)內(nèi)外尚無(wú)專門設(shè)備對(duì)凍融過(guò)程中巖石內(nèi)部的水分遷移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。相較于土而言，巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，孔隙率低，內(nèi)部的水分遷移速率慢，對(duì)監(jiān)測(cè)手段的精度要求較高。上文中介紹的三種監(jiān)測(cè)凍土中水分遷移的方案在巖石中應(yīng)用的可行性較低。現(xiàn)有監(jiān)測(cè)手段很難在不破壞巖石整體結(jié)構(gòu)的前提下實(shí)現(xiàn)高精度的監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的裝置。該裝置通過(guò)在核磁線圈兩端的端蓋內(nèi)側(cè)對(duì)稱設(shè)置冷卻器，使冷卻器位于巖土體樣品的兩端，可實(shí)現(xiàn)巖土體樣品兩端獨(dú)立控溫，可有效模擬自然凍融環(huán)境；通過(guò)設(shè)置補(bǔ)水系統(tǒng)，可為巖土體內(nèi)部的水分遷移提供恒溫水源。通過(guò)設(shè)置持水器使用時(shí)調(diào)整持水器內(nèi)的水面高度與樣品的補(bǔ)水端平齊，可以消除水頭差；設(shè)置恒溫箱，恒溫箱的溫度可調(diào)并與補(bǔ)水端保持同步，能夠在水進(jìn)入樣品室前將其溫度維持在與補(bǔ)水端溫度相同，可顯著降低補(bǔ)水對(duì)樣品內(nèi)部溫度場(chǎng)的擾動(dòng)。采用該裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)不同區(qū)域水分相態(tài)分布，可實(shí)現(xiàn)樣品內(nèi)部任意截面處未凍水含量的實(shí)時(shí)、精確測(cè)量，檢測(cè)過(guò)程中不會(huì)破壞巖土體樣品結(jié)構(gòu)，無(wú)需埋設(shè)水分傳感器，對(duì)于巖、土樣品均適用。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的裝置，其特征在于，包括核磁共振系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和補(bǔ)水系統(tǒng)，所述核磁共振系統(tǒng)包括核磁共振主機(jī)，放置于核磁共振主機(jī)的檢測(cè)艙內(nèi)的核磁線圈，所述核磁線圈為兩端均開(kāi)口的圓筒狀，核磁線圈的兩端均設(shè)置有可拆卸的端蓋，所述核磁線圈的內(nèi)壁上設(shè)置有保溫層，所述保溫層的內(nèi)部設(shè)置有樣品室，所述溫度控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、冷卻器和溫度控制器，所述冷卻器的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述冷卻器對(duì)稱安裝在位于核磁線圈兩端的端蓋內(nèi)側(cè)，兩個(gè)所述冷卻器上均連接有用于向冷卻器內(nèi)通入循環(huán)冷卻液的高低溫液浴槽，冷卻器和與其連接的高低溫液浴槽之間通過(guò)硅膠管連接，所述冷卻器和保溫層上均安裝有用于測(cè)量樣品室內(nèi)溫度的溫度傳感器，所述溫度傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊和溫度控制器均與計(jì)算機(jī)相接；所述補(bǔ)水系統(tǒng)包括持水器、恒溫箱和導(dǎo)水軟管，所述持水器設(shè)置于樣品室內(nèi)且與樣品的一側(cè)相接觸，持水器遠(yuǎn)離樣品的一端設(shè)置有出水口，所述持水器包括持水器本體，所述持水器本體由左右對(duì)接的實(shí)心圓柱體和空心圓柱體組成，所述實(shí)心圓柱體內(nèi)沿持水器本體軸向設(shè)置有多個(gè)與空心圓柱體相連通的毛細(xì)通道，所述空心圓柱體遠(yuǎn)離實(shí)心圓柱體的端部設(shè)置有蓋板，所述出水口設(shè)置于蓋板上，且出水口與空心圓柱體內(nèi)部相連通，所述導(dǎo)水軟管呈水平盤旋狀設(shè)置于恒溫箱內(nèi)，且導(dǎo)水軟管的一端穿出恒溫箱并穿過(guò)端蓋和冷卻器與所述出水口連接。

上述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的裝置，其特征在于，所述實(shí)心圓柱體、空心圓柱體和蓋板為一體式結(jié)構(gòu)。

上述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的裝置，其特征在于，所述冷卻器遠(yuǎn)離端蓋的一端設(shè)置有凹槽，冷卻器的另一端設(shè)置有冷卻液進(jìn)液管和冷卻液出液管。

上述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的裝置，其特征在于，所述端蓋上開(kāi)設(shè)有供冷卻液進(jìn)液管和冷卻液出液管穿出的通孔。

上述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的裝置，其特征在于，所述冷卻液為氟化液，所述溫度傳感器為光纖溫度傳感器。

上述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的裝置，其特征在于，所述核磁共振主機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.3T。

上述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)水軟管上設(shè)置有刻度。

上述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的裝置，其特征在于，所述保溫層為海綿狀聚四氟乙烯保溫層。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型的裝置通過(guò)在核磁線圈兩端的端蓋內(nèi)側(cè)對(duì)稱設(shè)置冷卻器，使冷卻器位于巖土體樣品的兩端，可實(shí)現(xiàn)巖土體樣品兩端獨(dú)立控溫，可有效模擬自然凍融環(huán)境。

2、本實(shí)用新型的裝置通過(guò)設(shè)置補(bǔ)水系統(tǒng)，可為巖土體內(nèi)部的水分遷移提供恒溫水源。通過(guò)設(shè)置持水器使用時(shí)調(diào)整持水器內(nèi)的水面高度與樣品的補(bǔ)水端平齊，可以消除水頭差；設(shè)置恒溫箱，恒溫箱的溫度可調(diào)并與補(bǔ)水端保持同步，能夠在水進(jìn)入樣品室前將其溫度維持在與補(bǔ)水端溫度相同，可顯著降低補(bǔ)水對(duì)樣品內(nèi)部溫度場(chǎng)的擾動(dòng)。

3、本實(shí)用新型優(yōu)選在導(dǎo)水軟管上設(shè)置刻度，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)補(bǔ)水量。

4、采用本實(shí)用新型的裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)不同區(qū)域水分相態(tài)分布，可實(shí)現(xiàn)樣品內(nèi)部任意截面處未凍水含量的實(shí)時(shí)、精確測(cè)量，檢測(cè)過(guò)程中不會(huì)破壞巖土體樣品結(jié)構(gòu)，無(wú)需埋設(shè)水分傳感器，對(duì)于巖、土樣品均適用。

5、本實(shí)用新型優(yōu)選氟化液作為冷卻液，在確保不會(huì)對(duì)核磁信號(hào)產(chǎn)生干擾的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)樣品溫度的實(shí)時(shí)、快速、精確控制(溫度控制范圍-25℃～30℃，溫度波動(dòng)±0.1℃)。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型持水器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型持水器的立體剖視圖。

圖4為本實(shí)用新型冷卻器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型裝置的電路原理框圖。

圖6為一維頻率編碼序列示意圖。

圖7為采用一維頻率編碼序列測(cè)試得到的分層信號(hào)量與層面位置之間的關(guān)系曲線。

附圖標(biāo)記說(shuō)明:

1—核磁共振主機(jī)； 2—樣品室； 3—硅膠管；

4—端蓋； 5—高低溫液浴槽； 6—溫度傳感器；

7—冷卻器； 8—核磁線圈； 9—保溫層；

10—樣品； 11—持水器； 11-1—實(shí)心圓柱體；

11-2—空心圓柱體； 11-3—毛細(xì)通道； 11-4—蓋板；

12—恒溫箱； 13—導(dǎo)水軟管； 14—冷卻液進(jìn)液管；

15—冷卻液出液管； 16—凹槽； 17—出水口；

18—數(shù)據(jù)采集模塊； 19—溫度控制器； 20—計(jì)算機(jī)；

21—加熱電阻絲。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的裝置，包括核磁共振系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和補(bǔ)水系統(tǒng)，所述核磁共振系統(tǒng)包括核磁共振主機(jī)1，放置于核磁共振主機(jī)1的檢測(cè)艙內(nèi)的核磁線圈8，所述核磁線圈8為兩端均開(kāi)口的圓筒狀，核磁線圈8的兩端均設(shè)置有可拆卸的端蓋4，所述核磁線圈8的內(nèi)壁上設(shè)置有保溫層9，所述保溫層9的內(nèi)部設(shè)置有樣品室2，所述溫度控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)20、數(shù)據(jù)采集模塊18、冷卻器7和溫度控制器19，所述冷卻器7的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述冷卻器7對(duì)稱安裝在位于核磁線圈8兩端的端蓋4內(nèi)側(cè)，兩個(gè)所述冷卻器7上均連接有用于向冷卻器7內(nèi)通入循環(huán)冷卻液的高低溫液浴槽5，冷卻器7和與其連接的高低溫液浴槽5之間通過(guò)硅膠管3連接，所述冷卻器7和保溫層9上均安裝有用于測(cè)量樣品室2內(nèi)溫度的溫度傳感器6，所述溫度傳感器6的輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊18的輸入端連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊18和溫度控制器19均與計(jì)算機(jī)20相接；所述補(bǔ)水系統(tǒng)包括持水器11、恒溫箱12和導(dǎo)水軟管13，所述持水器11設(shè)置于樣品室2內(nèi)且與樣品10的一側(cè)相接觸，持水器11遠(yuǎn)離樣品10的一端設(shè)置有出水口17，所述持水器11包括持水器本體，所述持水器本體由左右對(duì)接的實(shí)心圓柱體11-1和空心圓柱體11-2組成，所述實(shí)心圓柱體11-1內(nèi)沿持水器本體軸向設(shè)置有多個(gè)與空心圓柱體11-2相連通的毛細(xì)通道11-3，所述空心圓柱體11-2遠(yuǎn)離實(shí)心圓柱體11-1的端部設(shè)置有蓋板11-4，所述出水口17設(shè)置于蓋板11-4上，且出水口17與空心圓柱體11-2內(nèi)部相連通，所述導(dǎo)水軟管13呈水平盤旋狀設(shè)置于恒溫箱12內(nèi)，且導(dǎo)水軟管13的一端穿出恒溫箱12并穿過(guò)端蓋4和冷卻器7與所述出水口17連接。

本實(shí)施例中，所述實(shí)心圓柱體11-1、空心圓柱體11-2和蓋板11-4為一體式結(jié)構(gòu)。

如圖4所示，本實(shí)施例中，所述冷卻器7遠(yuǎn)離端蓋4的一端設(shè)置有凹槽16，冷卻器7的另一端設(shè)置有冷卻液進(jìn)液管14和冷卻液出液管15。

本實(shí)施例中，所述端蓋4上開(kāi)設(shè)有供冷卻液進(jìn)液管14和冷卻液出液管15穿出的通孔。

本實(shí)施例中，所述冷卻液為氟化液，所述溫度傳感器6為光纖溫度傳感器。

本實(shí)施例中，所述核磁共振主機(jī)1的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.3T。

本實(shí)施例中，所述導(dǎo)水軟管13上設(shè)置有刻度。

本實(shí)施例中，所述保溫層9為海綿狀聚四氟乙烯保溫層。

本實(shí)施例中，所述高低溫液浴槽的出液口設(shè)置有加熱電阻絲21，溫度控制器19控制加熱電阻絲21對(duì)冷卻液進(jìn)行加熱，并控制恒溫箱12的溫度與樣品需補(bǔ)水的一端溫度相同。

利用本實(shí)用新型的裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的方法具體包括以下步驟：

步驟一、拆下核磁線圈8一端的冷卻器7和端蓋4，將樣品10水平放置于樣品室2內(nèi)使樣品10需補(bǔ)水的一端位于核磁線圈8開(kāi)放的一側(cè)，然后將內(nèi)部注水的持水器11置于樣品10需補(bǔ)水的一端，使持水器11的實(shí)心圓柱體11-1端部與樣品10相接觸，調(diào)整持水器11內(nèi)的液面高度與樣品10需補(bǔ)水的一端高度平齊，再將拆下的冷卻器7和端蓋4安裝好；

步驟二、啟動(dòng)核磁共振系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)20，在計(jì)算機(jī)20上設(shè)定樣品室2的起始測(cè)試溫度和溫度變化曲線，溫度控制器19根據(jù)計(jì)算機(jī)20設(shè)定的起始測(cè)試溫度和溫度變化曲線控制高低溫液浴槽5內(nèi)冷卻液的溫度，高低溫液浴槽5內(nèi)的冷卻液循環(huán)泵入冷卻器7中，對(duì)樣品室2的溫度進(jìn)行控制，溫度傳感器6將測(cè)量的樣品室2內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度反饋給數(shù)據(jù)采集模塊18，數(shù)據(jù)采集模塊18將采集的實(shí)時(shí)溫度的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)20，計(jì)算機(jī)20對(duì)樣品室2的溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，調(diào)節(jié)恒溫箱12的溫度與樣品10需補(bǔ)水的一端溫度相同；

步驟三、待樣品室2內(nèi)的溫度達(dá)到起始測(cè)試溫度時(shí)，開(kāi)始對(duì)樣品室2內(nèi)的樣品10進(jìn)行核磁共振檢測(cè)，待樣品室2內(nèi)的溫度按設(shè)定的溫度變化曲線變化完成后，檢測(cè)完成。

本實(shí)用新型實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移的基本原理和示例如下：

利用本實(shí)用新型的裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凍融過(guò)程中巖土體內(nèi)部水分遷移時(shí)，采用常規(guī)T2弛豫分析方法，能得到樣品的整體弛豫信息，但無(wú)法分辨樣品在不同位置(如不同層面)含量及飽和度的差異。所以當(dāng)需要研究樣品在不同層面的流體分布信息時(shí)，利用一維頻率編碼序列(如圖6)，在施加90°射頻脈沖后，在讀梯度方向上施加線性梯度場(chǎng)，在TE/2時(shí)間后施加180°脈沖，在TE時(shí)間后采集回波信號(hào)。由于線性梯度場(chǎng)的施加，讓采集到的回波信號(hào)中含有不同的頻域信息，而不同的頻率對(duì)應(yīng)梯度方向上不同的空間位置，對(duì)采集的回波信號(hào)進(jìn)行一維傅里葉變換，通過(guò)簡(jiǎn)單的換算可以得到樣品不同層面的信號(hào)強(qiáng)度。

利用上述一維頻率編碼序列，研究巖石樣品(樣品高度15mm)一端吸水2.5小時(shí)后，不同層面的信號(hào)強(qiáng)度。在吸水之前采集樣品一維頻率編碼序列信號(hào)，吸水2.5小時(shí)后再采集樣品的一維頻率編碼序列信號(hào)；將回波信號(hào)經(jīng)傅里葉變換后得到分層信號(hào)量與共振頻率之間的關(guān)系曲線；最后將頻率換算成位置信息可以得到分層信號(hào)量與層面位置之間的關(guān)系曲線(如圖7)，圖中左側(cè)為樣品吸水一端的信號(hào)強(qiáng)度，右側(cè)為樣品未吸水一端的信號(hào)強(qiáng)度。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型做任何限制，凡是根據(jù)實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。