核磁共振（NMR）是一種利用核磁共振現象進行物質結構研究的技術。在巖土工程領域，核磁共振技術可以用于土壤和巖石的物理學特性研究，也可以用于研究顆粒之間分子流場的變化。這種技術的應用，為巖土工程提供了非常重要的參考依據。

（圖片來源端牢能源飯碗 鑄造實體強國——低場核磁共振為能源人的底氣加油助力！- 分析行業新聞 (antpedia.com)）

土壤和巖石是巖土工程中最基礎的地質材料。通過核磁共振技術，我們可以研究土壤和巖石的各項物理學性質，如顆粒大小、孔隙度、水分狀況等等。T2譜積分面積與巖心孔隙中流體含氫量成正比， 通過標定得到核磁信號與孔隙度的相關關系可以獲取待測巖樣核磁孔隙度。

在進行開挖和基礎工程設計過程中，將土壤和巖石內部結構的研究與分析作為一個前期的所必須的過程。目前，通過核磁共振技術能夠在不破壞土壤和巖石樣本的條件下獲得各種信息，如土壤和巖石中水分的分布情況、形態學特征、結構等等，這對于巖土工程的設計和實現起到了至關重要的作用。孔隙流體識別（如圖2所示） 是二維核磁共振技術在巖心分析領域最基本的應用。由于油、氣、水擴散系數差異明顯， D-T2二維分布可以區分這三種在巖石中的常見流體。

在土壤的研究中，核磁共振技術尤其重要，用于研究土壤中各種物質（如水、有機物、礦物等）的含量、儲存量、分布和運動方向等特殊影響。其中，利用核磁共振技術研究土壤吸力特性，對于土壤壓縮特性和孔隙水壓力具有重要的意義。

在巖石的研究中，對于已經存在的巖石，核磁共振技術還常常用來探測和研究其中的裂縫、缺陷等結構特征，其直觀性和精度相較于傳統的幾何學方法是無法比擬的。利用核磁共振技術可以動態地研究巖石中裂隙直徑的變化規律，以及在不同紊動等條件下，巖石難以在內部開裂起裂的最小壓力。對于巖石的穩定性特征和穩定性分析有著非常重要的應用價值。

巖石損傷類實驗成像觀測主要根據圖像的亮斑和亮度直觀、定性地認識和描述巖石內部孔隙演化和微裂縫的發育情況。

此外，核磁共振技術還可以用于非侵入性監測巖土體中水分動態變化特征、排水性能等指標，對于調控工程中的水影響具有重要的應用價值。需要注意的是，對于核磁共振技術中采樣的要求（樣本的尺寸、合法性要求等）要不斷進行研究和探索，以期提高該技術在巖土工程中的應用效果。

總之，核磁共振技術的發展和應用，對于巖土工程領域產生了巨大的改變，其為巖土工程中物質的內部結構分析和研究提供了非常重要的手段和依據，對于巖土工程的設計和實施起到了至關重要的作用。

參考文獻

[1] 李克鋼,楊寶威, 秦慶詞. 基于核磁共振技術的白云巖卸荷損傷與滲透特性試驗研究[J]. 巖石力學與工程學報, 2019,38(S2): 3493-3502.

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來源: 科普巖石力學與工程