[發(fā)明專利]一種向上滲透法TDR同軸測試筒標定裝置及標定方法

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• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106855527A
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙云;凌道盛;黃博
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 劉靜,邱啟旺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，尤其涉及一種向上滲透法TDR同軸測試筒標定裝置及標定方法。

背景技術(shù)

電磁波時域反射法(time domain reflectometry，TDR)利用水的介電常數(shù)遠大于巖土體固體顆粒和空氣這一特點，通過測試巖土體的電磁參數(shù)確定巖土體含水率，具有速度快、精度高、可實現(xiàn)自動化連續(xù)監(jiān)測等優(yōu)點。

巖土工程中，傳統(tǒng)標定方法通常為配制不同含水率梯度的一組試樣，進行TDR測試后，通過參數(shù)擬合獲取標定參數(shù)。傳統(tǒng)方法中一個試樣僅對應(yīng)一個試驗數(shù)據(jù)點較為費時費力。在農(nóng)業(yè)中，常在常水頭條件下通過滲透裝置從試樣底部往上滲水，改變試樣平均含水率，利用一個試樣可以獲得多組含水率和相應(yīng)介電常數(shù)數(shù)據(jù)。其標定裝置通常為三針或兩針式探針加PVC套管和相應(yīng)的滲透裝置，適用于農(nóng)業(yè)中松軟土質(zhì)。但用于巖土工程，特別是壓實的土石混合料介質(zhì)中卻存在介質(zhì)密度高，探針難以打入的問題。因此，需要開發(fā)一種標定裝置適用于壓實巖土材料的快速高效標定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種向上滲透法TDR同軸測試筒標定裝置及標定方法。可對壓實巖土體具有較好的適用性，可快速高效實現(xiàn)巖土材料TDR相關(guān)參數(shù)標定。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種向上滲透法TDR同軸測試筒標定裝置，該裝置包括同軸測試筒、滲透底座、電子秤、透水石、馬氏瓶、探針、同軸轉(zhuǎn)換器和TDR100發(fā)射儀；所述滲透底座上表面開有用于放置透水石的圓槽，所述圓槽的底部開有若干同心的環(huán)形凹槽；所述滲透底座底部有一開孔，通過水管與馬氏瓶相連，水管上設(shè)置止水夾，用于控制裝置的進出水量；所述透水石上放置環(huán)形墊圈，用于防止裝置漏水漏氣；所述同軸測試筒放置于環(huán)形墊圈上，同軸測試筒的外側(cè)壁靠近底部刻有放置橡膠圈的凹槽，法蘭盤放置于橡膠圈上，通過螺栓將法蘭盤、橡膠圈和滲透底座壓緊固定；所述述電子秤置于滲透底座下，用于測試整個裝置的質(zhì)量變化；所述同軸測試筒分層裝滿壓實巖土材料，探針通過錘擊打入同軸測試筒內(nèi)；所述同軸轉(zhuǎn)換器置于同軸測試筒頂部，通過同軸電纜連接TDR100發(fā)射儀。

進一步地，所述透水石的直徑大于同軸測試筒的內(nèi)徑。

進一步地，將同心的若干環(huán)形凹槽按十字形切割為彼此連通的結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述同軸測試筒內(nèi)徑為10cm，高度為17cm，外側(cè)壁距離底部3cm處刻有凹槽，所述環(huán)形凹槽的深度為3cm。

一種利用向上滲透法TDR同軸測試筒標定裝置進行標定的方法，包括以下步驟：

(1)通過電子秤測量未加試樣的裝置質(zhì)量w1；

(2)根據(jù)試驗要求，將試樣分層擊實入同軸測試筒，打入探針，記錄此時的質(zhì)量w2和試樣初始含水率w0；

(3)根據(jù)試驗要求，打開止水夾往裝置內(nèi)滲水，達到目標進水量后關(guān)閉止水夾，記錄質(zhì)量w3；

(4)進行TDR測試，獲取試樣電磁參數(shù)波形；

(5)重復步驟和，獲取試樣不同含水率情況下的電磁參數(shù)；

(6)計算試樣干土質(zhì)量w4＝(w2-w1)/(1+w0),試樣含水質(zhì)量w5＝w3-w2+(w2-w1)*w0/(1+w0)，試樣含水率w6＝w5/w4；

(7)獲取試樣不同的含水率和相應(yīng)的電磁參數(shù)各數(shù)據(jù)點，根據(jù)巖土材料含水率和巖土體電磁參數(shù)間的經(jīng)驗標定公式，擬合獲得經(jīng)驗公式中各相應(yīng)參數(shù)值，完成標定。

本發(fā)明具有的有益效果是：本發(fā)明通過在同軸測試筒底部添加滲透裝置，克服了傳統(tǒng)標定方法中費時費力的缺點，具有一次試驗可以獲取大量試驗數(shù)據(jù)點的優(yōu)點，同時對壓實巖土體具有較好的適用性，結(jié)構(gòu)簡單、原理易懂，便于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是向上滲透法TDR同軸測試筒標定裝置示意圖；

圖2是同軸測試筒與滲透底座連接示意圖；

圖3是同軸測試筒與滲透底座連接分解圖；

圖4是滲透底座細節(jié)圖；

圖中：1、馬氏瓶，2、水管，3、止水夾，4、滲透底座，5、電子秤，6、透水石，7、環(huán)形墊圈，8、橡膠圈，9、同軸測試筒，10、探針，11、同軸轉(zhuǎn)換器，12、同軸電纜，13、TDR100發(fā)射儀，14、數(shù)據(jù)線，15、計算機，16、法蘭盤。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。