[發明專利]一種多參數凍土現場快速檢測裝置及其檢測方法

在審

• 申請號: 201710515254.0
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN109212159A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 郭磊;俞祁浩;王新斌;游艷輝;袁昌
• 申請（專利權）人: 中國科學院寒區旱區環境與工程研究所
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N27/04;G01N3/08;G01K7/22;G01K7/02
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

1.一種多參數凍土現場快速檢測裝置，其特征在于：該裝置包括底座（1）和設在所述底座（1）一側的直線導軌（3）及設在所述底座（1）中心的金屬錐尖（2）；所述直線導軌（3）的上部設有內置壓力讀數儀（5）、電阻讀數儀（6）、溫度讀數儀（7）的數據采集及顯示系統容器（4）；所述直線導軌（3）的中部設有探頭支架（11），其表面設有位移標尺（8），該位移標尺（8）上設有末端固定在所述探頭支架（11）上的位移指針（12）；所述探頭支架（11）的底部通過壓力傳感器（13）連有圓錐形金屬探頭（14），該圓錐形金屬探頭（14）內的錐尖位置設有溫度傳感器（16）；所述溫度傳感器（16）上覆蓋有絕緣材料（15）；所述探頭支架（11）上設有帶加壓手柄（9）的加壓桿（10）；所述壓力讀數儀（5）與所述壓力傳感器（13）相連；所述電阻讀數儀（6）分別與所述金屬錐尖（2）和所述圓錐形金屬探頭（14）相連；所述溫度讀數儀（7）與所述溫度傳感器（16）相連。

2.如權利要求1所述的一種多參數凍土現場快速檢測裝置，其特征在于：所述數據采集及顯示系統容器（4）和所述探頭支架（11）均平行于所述底座（1）。

3.如權利要求1所述的一種多參數凍土現場快速檢測裝置，其特征在于：所述金屬錐尖（2）的尖部與所述圓錐形金屬探頭（14）的錐尖處于同一直線上，且相對布設。

4.如權利要求1所述的一種多參數凍土現場快速檢測裝置，其特征在于：所述溫度傳感器（16）為測溫精度高于±0.5℃、測溫敏感度高于±0.1℃的熱敏電阻或熱電偶。

5.如權利要求1所述的一種多參數凍土現場快速檢測裝置，其特征在于： 所述壓力傳感器的測力精度為1N。

6.如權利要求1所述的一種多參數凍土現場快速檢測裝置，其特征在于：所述壓力讀數儀（5）與所述壓力傳感器（13）、所述電阻讀數儀（6）與所述金屬錐尖（2）和所述圓錐形金屬探頭（14）、所述溫度讀數儀（7）與所述溫度傳感器（16）均通過數據傳輸線（17）相連。

7.如權利要求1所述的一種多參數凍土現場快速檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：

⑴制作標準柱狀土樣；

⑵將所述柱狀土樣置于底座（1）上，并將金屬錐尖（2）插入所述柱狀土樣底面中心，使之與所述柱狀土樣接觸緊密；

⑶將內置有溫度傳感器（16）的圓錐形金屬探頭（14）與所述柱狀土樣頂面中心接觸，利用電阻讀數儀（6）讀取所述柱狀土樣的電阻；

⑷通過加壓手柄（9）加壓，使壓力傳感器（13）及所述圓錐形金屬探頭（14）向下位移0.1~2厘米；

⑸利用壓力讀數儀（5）讀取下壓過程中的壓力極值和平均值；

⑹將所述圓錐形金屬探頭（14）置于所述柱狀土樣中1~5分鐘，待溫度讀數儀（7）讀數穩定后讀取土樣溫度值；

⑺記錄檢測得到的土樣電阻、壓力與溫度值，判定土體是否凍結：

若土層溫度>0℃，則土體未凍結，停止檢測；

若土層溫度≤0℃，且土體強度≤臨界強度Sc，則土體未凍結，可能為寒土，停止檢測；

若土層溫度≤0℃，且土體強度>臨界強度Sc，土體電阻≤臨界電阻Rc，則土體未凍結，可能為過冷礫石土，停止檢測；

若土層溫度≤0℃，且土體強度>臨界強度Sc，土體電阻>臨界電阻Rc ，則土體凍結。