[發明專利]一種心墻堆石壩土料含水率快速檢測方法

在審

• 申請號: 201710024799.1
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106814092A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 任炳昱;鐘登華;閆玉亮;王飛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N23/20
• 分類號: G01N23/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及水利工程中心墻堆石壩大壩填筑土料料源質量測定領域，特別涉及一種心墻堆石壩土料含水率快速檢測方法。

背景技術

國內心墻堆石壩建設規模越來越大，已經達到300米級，土料需求量也隨之變大。對于心墻堆石壩填筑質量，心墻堆石壩土料含水率是一個非常關鍵的控制指標。心墻堆石壩土料含水率不合格在施工過程中容易造成碾壓土料的剪切破壞、壓實度檢測取樣合格率偏低、層間結合不良等問題，無法有效控制工程質量。由于質量原因導致暫停正常施工并進行返工處理，會嚴重影響大壩的施工進度。因此，心墻堆石壩土料含水率檢測是心墻堆石壩施工過程中的一個重要環節。

目前，心墻堆石壩土料含水率檢測仍主要采用較為傳統的烘干稱質量法，完成一次檢測需要10小時以上，太過于耗時，效率低下，給現場檢測帶來了極大的不便。

廣大學者針對土料含水率快速檢測方法，進行了相關研究。中國專利CN103267702A公開了一種基于烘干稱質量法發明的土樣含水率快速檢測儀，先利用紅外線燈管加熱，再微波加熱，相對于傳統烘干方法節省了較多烘干時間，但是所發明儀器體積較大，操作較為繁瑣；中國專利CN105116016A基于電阻法，考慮到土壤中孔隙水的導電率，將含水土壤等效為電阻，建立含水率快速檢測電路，但是其測量范圍有限，精度不高；中國專利CN104897734A基于范德堡理論(VDP理論)利用四探針法計算含水土層的電導率，通過土層電導率和含水率的對應關系，確定各點位含水率，但是隨時間推移探針靈敏度會有所減弱，影響測量結果；中國專利CN104297270A基于CT掃描得到紅黏土試樣的CT值與含水率和干密度的關系式，可對土壤含水率進行檢測，但是由于該方法存在一定的輻射，用于現場檢測會對人體產生一定的危害；中國專利CN104390932A基于紅外差譜技術針對木材提出了含水率快速檢測的方法，但是由于土料變異性影響，誤差大，在土料含水率檢測上適應性不強。

通過土壤介電特性測量土壤含水率的介電法是近20年來新發展起來的一種測量方法，在測量的實時性與精度上都較具優勢，而且在使用操作上更加方便靈活，可適用于不同用途的土壤水分測量，是目前國內外廣泛使用的一種土壤水分測量方法。目前，國內市場上基于介電法研發的土壤含水率傳感器主要有時域反射法(TDR)和頻域反射法(FDR)兩種。采用頻域反射法(FDR)測量土壤含水率需要考慮土壤質地、溫度和容重等影響，考慮因素較多。時域反射法(TDR)是基于電磁波在不同介質中傳播速度不同的原理，根據高頻電磁波在土壤中發射波和反射波間的時間差來測定土壤含水率，其優點是測量速度快、操作簡便、精確度高，并可連續測量，測量數據易于處理。目前，該方法主要應用于農業和生態領域，由于心墻堆石壩土料具有獨特的制備工藝，在土壤特性方面與普通土壤具有較大差異，該方法在心墻堆石壩土料含水率檢測領域還未曾應用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，針對心墻堆石壩土料含水率檢測，提供一種基于時域反射法(TDR)，快速、精確、高效的心墻堆石壩土料含水率快速檢測方法。本發明方法構建了從數據采集、數據發送、數據處理、信息反饋一整套的系統流程。利用本發明方法，能夠對土料的含水率進行準確、快速測量，并對不符合心墻堆石壩土料含水率控制標準的土料區進行報警，實現了心墻堆石壩土料含水率的快速檢測、及時反饋，既提高了土料含水率的檢測效率，也有利于土料質量負責人員針對土料含水率不合格區域進行及時處理，保證心墻堆石壩土料質量。

本發明所采用的技術方案是：一種心墻堆石壩土料含水率快速檢測方法，包括心墻堆石壩土料含水率快速檢測儀器、以及通過無線網絡相連接的掌上電腦和數據處理服務器，所述心墻堆石壩土料含水率快速檢測儀器包括通過同軸電纜相連接的探頭和時域反射儀，所述探頭包括PVC管和探針，所述同軸電纜上、靠近所述探頭處，設置有供其插拔組裝和拆卸的串口。

對心墻堆石壩土料含水率的檢測方法包括以下步驟：

(1)利用心墻堆石壩土料含水率快速檢測儀器對土料含水率進行檢測，時域反射儀獲得電磁波傳播時間；

(2)檢測人員利用掌上電腦將步驟(1)采集到的電磁波傳播時間發送至數據處理服務器；

(3)數據處理服務器對接收到的數據進行計算獲得土料含水率，并和設定的含水率標準進行對比分析；

(4)數據處理服務器將檢測結果推送到檢測人員的掌上電腦，若步驟(3)中計算得到的土料含水率不符合設計標準，數據處理服務器給現場土料質量負責人員的掌上電腦推送報警通知。