核磁共振技术在岩土材料领域应用介绍.pptx

核磁共振技术在岩土材料领域的应用介绍纽迈股份许骏Tel：ApplicationofTD-NMRandMRI

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一、核磁共振简介核磁共振科学家19441952199120022003RelatedNobelPrize……FelixBlochEdwardM.PurcellRichardErnstKurtWütrichSirPeterMansfieldPaulC.Lauterbur

核磁共振三大应用核磁共振弛豫谱（MRRelaxation）获取分子相互作用（物理信息）信号弛豫时间分布时域核磁共振低场为主，甚至地磁场化学医学诊断核磁共振波谱（MRS）获取分子结构信息信号频率差异频域核磁共振依赖高场强核磁共振成像（MRI）获取组织结构信息信号空间分布空间域核磁共振高、中、低场强均可

低场核磁核磁低场磁共振（LF-NMR）时域磁共振（TD-NMR）其实，关于磁共振技术，还有更多值得您了解的……

核磁共振应用1农业食品生命科学石油化工材料科学含油含水率固体脂肪含量水分相态及分布食品中水分的迁移……动物组织成像核磁造影剂开发弛豫率分析……岩心孔隙度岩心饱和度岩心渗透率岩心孔隙分布……水泥\岩土孔隙结构变化水泥\岩土流体迁徙过程水泥\岩土固化过程机理混凝土\岩土物性分析……

二、核磁共振原理1核磁共振原理NMR原子核（通常是氢原子核）静磁场射频磁场共振：发生能级跃迁能量吸收与释放外加磁场B0信号来源：含氢物质，比如水、油、乙醇等；检测基础：磁体产生的静磁场以及激发的射频场

氢原子核1H如：H2O、CxHy+++排布杂乱无章沿B0方向定向排布MB0单位体积内原子核磁矩的矢量和定义为宏观磁化强度矢量M(macroscopicmagnetization.其方向与外磁场方向相同H质子被等效成一个小磁针施加射频场B1置于静磁场MzzxB1-ywo原子核吸收能量核磁共振原理

?2=relaxationrateconstant.核磁共振原理

T2-多组分弛豫复杂体系中包含多种运动差异的部分多孔材料中，经过反演后，每个峰代表一定范围内孔径中的水信号，峰面积代表水分含量，也可表示此范围孔径所占比例核磁共振原理

微观角度解释其宏观现象水份状态、迁移、冻土未冻水含量的分析水泥水化中水的状态演变、反应过程及水的分布与含量孔隙结构及流体信息研究三轴压缩损伤规律研究三、岩土、材料解决方案

1.孔隙率/孔径分布/流体饱和度T2分布与孔隙尺寸相关：孔径越大，弛豫时间越长；孔径越小，弛豫时间越短；峰的位置与孔径大小有关，峰的面积大小与对应孔径的多少有关。对饱和水的岩样测得的核磁信号，利用标准刻度样品进行刻度，将信号强度转换成孔隙度，NM样品（测试孔隙度：21.85%）的T2弛豫谱及孔径分布

2.冻融破坏机理研究样品信息：花岗岩岩样取自黑龙江省黑河市某金矿，按高径比2∶1要求加工成圆柱体标准试件;实验方案：参照冻融循环试验的操作规程，以取样地最低气温(－40℃)为冻结温度，夏季平均气温(20℃)为融解温度，进行冻融循环试验。岩样在－40℃温度下冻结4h，然后在20℃的水中融解4h，即每个冻融循环周期为8h，如此反复。每3块岩样为1组，分别进行5组冻融循环，循环次数分别为0，10，20，30和40次。

冻融破坏机理研究经过40次冻融循环后，花岗岩的T2谱分布主要表现为3个峰图，随着冻融次数的增加，T2谱形态上发生了左移，即向小孔隙的T2谱方向偏移。这也说明了在冰的冻胀和融缩作用下，岩石内部产生了新的微孔隙。随着冻融次数的增多，花岗岩中产生了新的微孔隙，并且水分进入了微孔隙中，因此核磁共振信号强度增大。

图像中亮色区域为水分子所在区域，周围黑色区域为底色，图像色泽越亮，代表此区域水分就越高，说明此区域隙越大随着冻融次数增加，亮度增加，孔隙度变大冻融破坏机理研究

3.冻土未冻水研究测试水分含量与孔隙水分布，研究未冻水含量的冻融特性以及其随土质类型的变化规律

黏土冻结过程中T2分布曲线变化黏土融化过程中T2分布曲线变化孔隙水的冻结是从大孔隙开始的，然后逐渐向细小孔隙发展；温度从-6.5℃到-17℃，T2分布的峰面积减少的部分集中在0.01-1ms，并且峰面积的减小幅度在降低，说明在此温度冻结过程主要发生在小孔隙里。随着温度升高，可以看到处于大孔隙的冰也开始融化，并且峰面积随着温度的增加快速升高。综上所述，冻结是从大孔隙开始，而融化是从小孔隙开始。冻土未冻水研究

4.三轴压缩损伤力学性能研究研究岩石在三轴压缩作用下内部裂隙的损伤演化规律