[發明專利]一種非原位土壤電阻率測量裝置及其測量方法

無效

• 申請號: 201210264506.4
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102749522A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 謝學軍;鄒品果
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 溫珊姍

技術領域

本發明涉及土壤電阻率測量技術領域，具體的說是一種非原位土壤電阻率測量裝置及其測量方法。

背景技術

土壤是一個不均勻的三相體系，土壤膠體帶有電荷，土壤溶液中常含有電解質，因此可以把土壤視為多價電解質。土壤在外加電場的作用下，會發生導電現象。土壤電阻率是土的固有物性參數之一，它和土壤電導率一樣均是土壤導電能力的指標，實際上就是當電流垂直通過由土壤組成的邊長為一米的立方體時而呈現的電阻。土壤電阻率是土壤的內因與外因共同作用的結果，主要受到土壤的質地、顆粒組成、松緊度、水分狀況以及含鹽量等等因素的共同影響。土壤電阻率的測定對于土壤腐蝕性的評價、土壤工程力學參數評價、擊實土襯墊質量評價、環境巖土工程評價、地基處理效果評價、砂土液化評價、巖土工程原位測試技術特別是現場電阻率靜力觸探技術(RCPT)的開發應用等方面的工作具有重要意義。

土壤電阻率的測量大多在室外進行原位測量，常用的測試方法有四極法和雙極法兩種，具體來講包括Shepard極棒法、Columbia極棒法、Wenner法和Schlumber法等。相比較而言，四極法操作簡單，不需要挖掘土方，其中Wenner四極法的測量原理簡單，測得的數據相對比較可靠，原北京電表廠生產的ZC-8接地電阻測量儀（四端子式）就是以此為工作原理而設計的，也是目前國內應用最廣泛的方法和設備。但是四極法在地下金屬構筑物較多的地方誤差較大。雙極法測量裝置簡單，在地下金屬構筑物較多的地方測試準確度高于四極法，但土方工作量大，必須挖掘與測深同等深度的探坑，而且在一般情況下的測試準確度比四極法低。因此，這兩種方法都存在著明顯的不足。而且，由于室內所測的土壤尺寸和距離較小，因而原位測試技術及其設備無法勝任，必須找出一套適用于室內非原位土壤電阻率測量的方法。

土壤箱法是一種室內土壤電阻率測試方法，它是把土樣放在一個測試箱中，將其視作一個純電阻元件進行測量。按照該方法進行測量時，數據波動非常大，而且很難穩定，經過很長時間后也不能獲得準確的讀數，因此傳統的土壤箱法測量方法粗糙，測量結果不太準確可靠，存在著許多不足之處。有必要設計出一種新的土壤電阻率測試方法，以提高測量的可靠性和準確性。

發明內容

本發明的目的是提供一種非原位土壤電阻率測量裝置及其測量方法，既可保證測量的準確性和穩定性，又可避免對土壤的性質造成影響。

本發明一種非原位土壤電阻率測量裝置，包括：土壤測試箱1和電源裝置4，所述土壤測試箱1為可調式，包括長方箱體5，所述長方箱體5內設供測量用的活動端面6和固定端面7。

所述電源裝置4為可調式直流穩壓電源。

本發明一種非原位土壤電阻率測量方法，包括如下步驟：

①將可調式土壤測試箱的活動端面固定在任意位置，記錄活動端面和固定端面之間的距離l，在兩測量端面的銅片上敷上濕潤的濾紙或石墨粉；

②取一定量的土壤樣品放入土壤測試箱內，均勻填充在活動端面和固定端面之間，保持土壤上表面與土壤測試箱上端面齊平；

③調節直流穩壓電源的輸出電壓為合適的值，使電流表和電壓表的讀數穩定，記錄下讀數，按式（1）計算土壤長度為l時的電阻值：

Rl=EI---(1)]]>

式中：R_l——該長度下土壤的電阻值，單位為Ω；

E——電壓表讀數，單位為V；

I——電流表讀數，單位為A；

④設置4～5個不同的端面距離l，按照上述步驟①～③測量并記錄不同端面距離對應的電阻值測量結果；

⑤繪出土樣長度與相應電阻值之間的關系圖，并對其進行線性擬合，獲得擬合趨勢線的截距即接觸電阻R_接的值；

⑥將所測的電阻值減去接觸電阻的值，其差值即為所測土壤的實際電阻值R_實，再按式（2）計算土壤的電阻率：

式中：ρ——土壤電阻率，單位為Ω·m；

W——土壤測試箱的寬度，單位為cm；

D——土壤測試箱的高度，單位為cm；