[發(fā)明專利]一種強(qiáng)結(jié)構(gòu)性土體持水特征曲線瞬態(tài)快速測(cè)試儀器及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810254733.6
• 申請(qǐng)日: 2018-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108548853B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 穆青翼;廖紅建;董琪;黨影杰;董歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);陜西科技控股集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N27/22
• 分類(lèi)號(hào): G01N27/22;G01N7/04
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 高博

本發(fā)明公開(kāi)了一種強(qiáng)結(jié)構(gòu)性土體持水特征曲線瞬態(tài)快速測(cè)試儀器及方法，包括由有機(jī)玻璃制成的底座，底座上設(shè)置有用于放置測(cè)試土樣的土樣容器，在底座和土樣容器之間分別設(shè)置有體積含水量測(cè)試裝置和基質(zhì)吸力測(cè)試裝置，體積含水量測(cè)試裝置通過(guò)同軸電纜與電磁波發(fā)射器連接，基質(zhì)吸力測(cè)試裝置通過(guò)硬塑管與壓力表連接，體積含水量測(cè)試裝置和基質(zhì)吸力測(cè)試裝置分別用于對(duì)測(cè)試土樣的體積含水量和基質(zhì)吸力進(jìn)行測(cè)量，將體積含水量和基質(zhì)吸力的測(cè)試值關(guān)聯(lián)獲得測(cè)試土樣的持水特征曲線。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不破壞土樣結(jié)構(gòu)，測(cè)試體積含水量的裝置標(biāo)定過(guò)程簡(jiǎn)單、測(cè)試快速且測(cè)量精度高，尤其適用于結(jié)構(gòu)性土的持水特征曲線的快速測(cè)試。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程測(cè)量?jī)x器制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)結(jié)構(gòu)性土體持水特征曲線瞬態(tài)快速測(cè)試儀器及方法。

背景技術(shù)

土體孔隙中同時(shí)存在氣體和液態(tài)水稱為非飽和土。天然狀態(tài)下，土體多處于非飽和狀態(tài)，經(jīng)過(guò)雨水入滲后引起含水量升高，同時(shí)基質(zhì)吸力降低。反之，經(jīng)過(guò)干燥蒸發(fā)后，土體的含水量降低，基質(zhì)吸力升高。非飽和土的持水特征曲線定義了土體基質(zhì)吸力和含水率的關(guān)系，它體現(xiàn)了土體的持水能力。持水特征曲線是非飽和土力學(xué)中基本的土體性質(zhì)，它是預(yù)測(cè)非飽和土變形、滲流以及抗剪強(qiáng)度的重要參數(shù)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，如邊坡雨水入滲、失穩(wěn)滑坡的數(shù)值計(jì)算，持水特征曲線均是重要的輸入?yún)?shù)。因此準(zhǔn)確、快速的測(cè)試土體的持水特征曲線對(duì)運(yùn)用非飽和土力學(xué)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)具有重要意義。

目前測(cè)試土體持水特征曲線的方法主要有穩(wěn)態(tài)方法和瞬態(tài)方法。其中穩(wěn)態(tài)方法主要包括：軸平移，滲透和濕度控制。穩(wěn)態(tài)的方法雖然具有測(cè)試精確度高的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在耗時(shí)的缺點(diǎn)，如測(cè)試一條干濕循環(huán)條件下持水特征曲線通常需要一個(gè)月以上。對(duì)于瞬態(tài)的方法，即在試樣增濕或脫濕的過(guò)程中，同時(shí)利用基質(zhì)吸力測(cè)試裝置和體積含水量測(cè)試裝置測(cè)試土體的吸力和體積含水量。把測(cè)得的基質(zhì)吸力和體積含水量對(duì)應(yīng)起來(lái)得到土體的持水特征曲線。通常，利用瞬態(tài)的方法測(cè)試一條干濕循環(huán)下的持水特征曲線只需要數(shù)天時(shí)間。然而，目前所使用的瞬態(tài)測(cè)試儀器多需要插入大量的土體傳感器進(jìn)行測(cè)量(如張力計(jì)和電磁波導(dǎo)探頭)，對(duì)土體的結(jié)構(gòu)性造成破壞，測(cè)試結(jié)果不能反應(yīng)原狀土樣的持水特性。因此，現(xiàn)有的瞬態(tài)測(cè)試儀器對(duì)于具有強(qiáng)結(jié)構(gòu)性的土體并不適用，如西北地區(qū)的黃土和東南沿海的結(jié)構(gòu)性軟土等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種強(qiáng)結(jié)構(gòu)性土體持水特征曲線瞬態(tài)快速測(cè)試儀器及方法，用于對(duì)具有強(qiáng)結(jié)構(gòu)性的土體進(jìn)行測(cè)量。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種強(qiáng)結(jié)構(gòu)性土體持水特征曲線瞬態(tài)快速測(cè)試儀器及方法，包括由有機(jī)玻璃制成的底座，底座上設(shè)置有用于放置測(cè)試土樣的土樣容器，在底座和土樣容器之間分別設(shè)置有體積含水量測(cè)試裝置和基質(zhì)吸力測(cè)試裝置，體積含水量測(cè)試裝置通過(guò)同軸電纜與電磁波發(fā)射器連接，基質(zhì)吸力測(cè)試裝置通過(guò)硬塑管與壓力表連接，體積含水量測(cè)試裝置和基質(zhì)吸力測(cè)試裝置分別用于對(duì)測(cè)試土樣的體積含水量和基質(zhì)吸力進(jìn)行測(cè)量，將體積含水量和基質(zhì)吸力的測(cè)試值關(guān)聯(lián)獲得測(cè)試土樣的持水特征曲線。

具體的，體積含水量測(cè)試裝置包括嵌入在底座中心的電路板，在電路板的表面附著有兩組平行設(shè)置的電磁波導(dǎo)探頭，兩組電磁波導(dǎo)探頭呈U型布置且開(kāi)口方向相反。

進(jìn)一步的，第一組電磁波導(dǎo)探頭由兩條相互平行的第一鍍金銅線組成，第二組電磁波導(dǎo)探頭由兩條相互平行的第二鍍金銅線組成，兩條第一鍍金銅線分別與第一同軸電纜的內(nèi)外導(dǎo)體焊接連接，兩條第二鍍金銅線分別與第二同軸電纜的內(nèi)外導(dǎo)體焊接連接。

進(jìn)一步的，兩條平行鍍金銅線之間的間距為3～5mm，每條鍍金銅線的直徑為1～3mm。

進(jìn)一步的，電路板的直徑為65～75mm，電路板的厚度為5～10mm。