[發(fā)明專利]用于污染地基土的環(huán)境靜力觸探探頭

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010158334.3
• 申請(qǐng)日: 2010-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101858075A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉松玉;蔡國(guó)軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D1/02
• 分類號(hào): E02D1/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種污染地基土的環(huán)境靜力觸探探頭，屬于環(huán)境巖土工程領(lǐng)域中一種能夠快速識(shí)別污染土層的靜力觸探裝置。

背景技術(shù)

靜力觸探技術(shù)是指利用壓力裝置將帶有觸探頭的觸探桿壓入試驗(yàn)土層，通過(guò)量測(cè)系統(tǒng)測(cè)試土的錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力等，可確定土的某些基本物理力學(xué)特性，如土的變形模量、土的容許承載力等。靜力觸探技術(shù)至今已有80多年的歷史。國(guó)際上廣泛應(yīng)用靜力觸探，部分或全部代替了工程勘察中的鉆探和取樣。我國(guó)于1965年首先研制成功電測(cè)式靜力觸探并應(yīng)用于勘察。近幾年隨著傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了很多新的靜力觸探技術(shù)，這些技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確地獲得土層的孔隙水壓力、地震波、電阻率、污染物性狀、溫度、甚至影像。國(guó)外已將之大量應(yīng)用于環(huán)境巖土工程領(lǐng)域。我國(guó)在新型靜力觸探傳感器的研究起步比較晚，目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的單雙橋靜力觸探僅能夠測(cè)試的貫入阻力或比貫入阻力，側(cè)壁摩阻力，可確定的土層基本物理力學(xué)特性非常有限。

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市建設(shè)的擴(kuò)張以及產(chǎn)業(yè)布局的調(diào)整，很多大城市中心區(qū)、郊區(qū)的大型企業(yè)，例如化工廠、煉油廠、鋼鐵廠、紡織廠、金屬冶煉、電鍍和機(jī)械加工廠等都逐步實(shí)施了退城進(jìn)園、關(guān)停并轉(zhuǎn)工作，如北京首鋼、南京化工廠、南京化纖廠、金陵化工、無(wú)錫鋼鐵廠等。這些企業(yè)“三廢”排放技術(shù)不完善以及環(huán)保措施政策等原因，大量有毒有害重金屬、有機(jī)污染物進(jìn)入了土壤和地下水，致使企業(yè)原址場(chǎng)地成為重污染場(chǎng)地，形成污染(土)地基。這些工業(yè)污染場(chǎng)地絕大部分將為商用建筑、民用住宅等再開(kāi)發(fā)利用，成為建筑物地基。污染土地基，由于受到了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的三廢(廢氣、廢液、廢渣)的侵蝕，土質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化，改變了土的原有性狀，一般而言，污染地基不僅會(huì)污染地下水或形成有害氣體，直接危害人民身心健康，同時(shí)污染物質(zhì)會(huì)引起地基強(qiáng)度的降低，降低工程結(jié)構(gòu)、地下工程、地下設(shè)施等的穩(wěn)定性和耐久性，從而影響工程壽命。因此評(píng)價(jià)這些場(chǎng)地的污染特征及其演化、發(fā)展規(guī)律，并采取相應(yīng)的工程技術(shù)處置污染地基，使其達(dá)到再開(kāi)發(fā)利用和耐久的功能，是我國(guó)現(xiàn)代化城市建設(shè)面臨的一個(gè)新的重大課題。污染地基的調(diào)查需要確定地層剖面、地下水分布、污染物的分布、范圍及污染程度，其中污染物的分布對(duì)環(huán)境土工來(lái)說(shuō)是最重要的。污染程度的定量評(píng)價(jià)需要獲得某些土層與地下水的特定參數(shù)，這些是地面物探方法難以準(zhǔn)確得到的。而帶有特定傳感器的靜力觸探技術(shù)毫無(wú)疑問(wèn)是最好的選擇。由于污染物通常是電解質(zhì)或者有機(jī)質(zhì)，如重金屬和碳的有機(jī)化合物，因此有可能通過(guò)土電阻率的不同來(lái)區(qū)分污染土與未被污染的土體。研究揭示，電阻率高預(yù)示著含水量低、孔隙中含氣體量高、砂或砂礫含量大等。每種土類都包含固有的傳導(dǎo)率(電阻率背景值)，其變異意味著可能受到了污染。也就是說(shuō)，可以通過(guò)比較土體中污染水電阻率和與其有相似物理性質(zhì)的未受污染土體中的水電阻率之間的差異來(lái)判斷地下水污染的基本特征。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有單雙橋靜探技術(shù)存在的缺陷，提出一種用于污染地基土快速識(shí)別的環(huán)境靜力觸探探頭。

技術(shù)方案：本發(fā)明的用于污染地基土的環(huán)境靜力觸探探頭上半段的外周包有四個(gè)環(huán)形電極，上下兩個(gè)是參考電極，中間兩個(gè)為測(cè)試電極，在各環(huán)形電極之間采用塑料絕緣層隔離；在該探頭下半段自上至下順序設(shè)有三分量地震檢波器，二維測(cè)斜儀，電熱調(diào)節(jié)器、摩擦筒、孔壓過(guò)濾環(huán)、圓錐狀探頭；在摩擦筒的中間設(shè)有孔隙水壓力傳感器，在摩擦筒內(nèi)的側(cè)面上分別布設(shè)錐尖阻力壓力傳感器和側(cè)壁摩阻力壓力傳感器，孔壓過(guò)濾環(huán)位于摩擦筒與探頭的連接處。

探頭的錐角為60°。

于孔壓過(guò)濾環(huán)厚度5mm，位于錐肩位置，探頭的有效面積比為0.8。

參考電極和測(cè)試電極的排列間距為50mm。

有益效果：本發(fā)明的用于污染地基土的環(huán)境靜力觸探探頭，其電阻率測(cè)試部分主要由四個(gè)銅質(zhì)環(huán)形電極以及內(nèi)部的電路系統(tǒng)等所組成。銅電極之間用絕緣塑料隔離開(kāi)來(lái)，形成O形環(huán)狀密封系統(tǒng)。根據(jù)兩個(gè)外部電極(參考電極)與兩個(gè)內(nèi)部電極(測(cè)試電極)的電壓差，通過(guò)其內(nèi)部的電路系統(tǒng)與兩個(gè)電極同步、連續(xù)地測(cè)量?jī)?nèi)部?jī)呻姌O間的電壓變化，并根據(jù)歐姆定律原理編制計(jì)算程序計(jì)算電極周圍土體的電阻率大小。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的測(cè)量原理圖；

其中有：參考電極1，測(cè)試電極2，塑料絕緣層3，三分量地震檢波器4，二維測(cè)斜儀5，電熱調(diào)節(jié)器6，摩擦筒7，孔隙水壓力傳感器8，孔壓過(guò)濾環(huán)9，圓錐狀探頭10，錐尖阻力壓力傳感器11，側(cè)壁摩阻力壓力傳感器12。

具體實(shí)施方式