[發(fā)明專利]一種多參數(shù)凍土現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710515254.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109212159A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭磊;俞祁浩;王新斌;游艷輝;袁昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明涉及一種多參數(shù)凍土現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)裝置，該裝置包括底座和直線導(dǎo)軌及金屬錐尖。直線導(dǎo)軌的上部設(shè)有內(nèi)置壓力讀數(shù)儀、電阻讀數(shù)儀、溫度讀數(shù)儀的數(shù)據(jù)采集及顯示系統(tǒng)容器；直線導(dǎo)軌的中部設(shè)有探頭支架，其表面設(shè)有位移標(biāo)尺，該位移標(biāo)尺上設(shè)有位移指針；探頭支架的底部通過(guò)壓力傳感器連有圓錐形金屬探頭，該圓錐形金屬探頭內(nèi)的錐尖位置設(shè)有溫度傳感器；溫度傳感器上覆蓋有絕緣材料；探頭支架上設(shè)有加壓桿；壓力讀數(shù)儀與壓力傳感器相連；電阻讀數(shù)儀分別與金屬錐尖和圓錐形金屬探頭相連；溫度讀數(shù)儀與溫度傳感器相連。同時(shí)，本發(fā)明還公開(kāi)了該裝置的檢測(cè)方法。本發(fā)明通過(guò)對(duì)土樣電阻、溫度及強(qiáng)度的同時(shí)測(cè)量，確保了對(duì)土體凍結(jié)狀況的檢測(cè)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及凍土檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種多參數(shù)凍土現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

凍土是指溫度等于或低于0℃，并含有冰的巖、土體。在我國(guó)，凍土的分布非常廣泛，其中多年凍土區(qū)占到我國(guó)國(guó)土面積的22%左右，長(zhǎng)江以北大部分區(qū)域均為季節(jié)凍土區(qū)，除海南外幾乎所有的區(qū)域都為短時(shí)凍土區(qū)。如此廣泛分布的凍土區(qū)導(dǎo)致我國(guó)大量的工程建設(shè)、農(nóng)業(yè)活動(dòng)都不可避免地遇到凍土。其中多數(shù)活動(dòng)中都可以忽略凍土的影響，然而部分特殊工程（如水壩建設(shè)等）或農(nóng)業(yè)活動(dòng)則必須考慮凍土的影響，否則可能造成巨大的不良影響。

雖然我國(guó)的凍土研究已經(jīng)取得了一定的成果，對(duì)土體是否凍結(jié)以及凍結(jié)強(qiáng)弱的判別對(duì)于相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)或特定區(qū)域內(nèi)的人員是較為簡(jiǎn)單的，可以不借助任何儀器設(shè)備完成。然而，對(duì)于很少接觸凍土的工程及農(nóng)業(yè)人員來(lái)說(shuō)，凍土的判別難度仍然較大。雖然可以通過(guò)取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)或請(qǐng)專業(yè)人士進(jìn)行鑒別的方法確定土體是否凍結(jié)，但該方法對(duì)于通常的活動(dòng)來(lái)說(shuō)是不現(xiàn)實(shí)的，因此需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)凍土塊凍結(jié)與否的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的裝置。俞祁浩等（俞祁浩，張海寧，王俊峰，郭磊，馬麗山，謝艷麗，凍土區(qū)回填土凍結(jié)強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)裝置：中國(guó)，201510227373.7[P]. 2015.10.28）提出了一種快速進(jìn)行凍土塊強(qiáng)度判別的裝置，但該裝置僅僅是進(jìn)行土塊的強(qiáng)度判別，卻無(wú)法判斷土塊是否凍結(jié)。

在目前已有的土體是否凍結(jié)的判別方法中，采用熱紅外、熱電偶或熱敏電阻的方法測(cè)量土體溫度的方法較為常用。然而，土體中鹽分或壓力的不同會(huì)改變其凍結(jié)溫度，因此，測(cè)溫法對(duì)土體凍結(jié)狀況的判別并不是特別準(zhǔn)確，尤其是對(duì)土體凍結(jié)狀況較為敏感的工程中缺陷明顯。以往的研究發(fā)現(xiàn)，土體凍結(jié)后其強(qiáng)度和介電常數(shù)會(huì)發(fā)生顯著改變，然而，土體的這些單個(gè)物性的差異均可以受到多種因素的影響，將其用于土體是否凍結(jié)的判別時(shí)均存在誤差較大的不足。因此，目前已有的儀器設(shè)備無(wú)法滿足實(shí)際工程、農(nóng)業(yè)等活動(dòng)中需要的進(jìn)行土體凍結(jié)與否現(xiàn)場(chǎng)判定的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種對(duì)土樣溫度、電阻及強(qiáng)度三個(gè)參數(shù)同時(shí)采集的多參數(shù)凍土現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)裝置。

本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供該多參數(shù)凍土現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所述的一種多參數(shù)凍土現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)裝置，其特征在于：該裝置包括底座和設(shè)在所述底座一側(cè)的直線導(dǎo)軌及設(shè)在所述底座中心的金屬錐尖；所述直線導(dǎo)軌的上部設(shè)有內(nèi)置壓力讀數(shù)儀、電阻讀數(shù)儀、溫度讀數(shù)儀的數(shù)據(jù)采集及顯示系統(tǒng)容器；所述直線導(dǎo)軌的中部設(shè)有探頭支架，其表面設(shè)有位移標(biāo)尺，該位移標(biāo)尺上設(shè)有末端固定在所述探頭支架上的位移指針；所述探頭支架的底部通過(guò)壓力傳感器連有圓錐形金屬探頭，該圓錐形金屬探頭內(nèi)的錐尖位置設(shè)有溫度傳感器；所述溫度傳感器上覆蓋有絕緣材料；所述探頭支架上設(shè)有帶加壓手柄的加壓桿；所述壓力讀數(shù)儀與所述壓力傳感器相連；所述電阻讀數(shù)儀分別與所述金屬錐尖和所述圓錐形金屬探頭相連；所述溫度讀數(shù)儀與所述溫度傳感器相連。

所述數(shù)據(jù)采集及顯示系統(tǒng)容器和所述探頭支架均平行于所述底座。

所述金屬錐尖的尖部與所述圓錐形金屬探頭的錐尖處于同一直線上，且相對(duì)布設(shè)。

所述溫度傳感器為測(cè)溫精度高于±0.5℃、測(cè)溫敏感度高于±0.1℃的熱敏電阻或熱電偶。