[發明專利]一種螺旋電極電阻率探桿及其監測方法

有效

• 申請號: 202011258781.6
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112362972B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 張家瑞;孟慶生;費梓航;郭磊;劉濤;蘇秀婷;張艷
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R1/02;G01R1/04;G01N27/04
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 王丹丹

本發明公開一種基于電法式的螺旋電極電阻率探桿及其監測方法，包括螺旋探桿、電極復原裝置和貫入裝置，所述貫入裝置用以輔助螺旋探桿向土壤內旋轉貫入，電極復原裝置用以將螺旋電極復原為測量狀態下閉合的環狀電極。本方案提出的探桿結構設計可在取土器鉆孔后，通過螺紋式電極設計實現人力手工旋入土壤；在完成探桿貫入后，通過探桿的電極復原裝置，將螺旋電極轉化為等間距分布的環形電極，完成長期原位觀測，該裝置設計大大降低了設備安裝的時間與成本，提高了安裝效率；并確保能夠真實反映土壤的電阻率梯度，促進土壤原位監測技術的進一步發展，為研究海水入侵、土壤鹽漬化的演化機制與災害防治，提供必要的技術與數據支持。

技術領域

本發明屬于地質原位監測領域，具體涉及一種基于電法式的螺旋電極電阻率探桿及其監測方法。

背景技術

海水入侵對農業、工業生產以及人口健康有著巨大的危害，近年來隨經濟發展，我國局部沿海地區海水入侵現象加重。為進一步掌握濱海地區海水入侵情況，當前多采用基于電法原理的原位監測探桿進行濱海地區海水入侵的長期監測與防控：通過探桿在監測區域成網格狀方式排布，獲得監測點指定深度內電導率垂向分布動態變化過程構成監測剖面，以獲得監測剖面地下介質電導率的分布圖，并通過不同時刻電導率空間分布圖的變化，分析海水入侵、土壤鹽漬化的發展狀況。

如授權公告號為【CN106802132B】的發明專利公開一種貫入式多功能海底沉積物原位觀測探桿；授權公告號為【CN211528269U】的新型專利公開一種電阻率探頭及測量系統。而當前用于土壤電阻率長期監測的探桿，尚未有成熟的貫入方式，在布放時一般仍需通過挖掘機輔助或人工對監測點開挖至監測深度，放入探桿后再進行回填土，耗費了巨大的人力、物力且增加了施工的難度；同時，對點位的開挖回填也會擾動土體、破壞其天然結構，不利于區域的原位監測。

發明內容

本發明為克服現有測量裝置在布放施工時由于土體開挖而造成的原位土體結構的破壞及施工困難等缺陷，提出一種螺旋電極電阻率探桿及其監測方法，以提升裝置布放的效率。

本發明是采用以下的技術方案實現的：一種螺旋電極電阻率探桿，包括螺旋探桿及其輔助裝置，所述輔助裝置包括電極復原裝置和貫入裝置，所述貫入裝置用以輔助螺旋探桿向土壤內旋轉貫入；

所述螺旋探桿包括從下至上依次連接的錐尖探頭、由若干螺旋電極模塊組成的探桿本體、以及探桿尾端；所述螺旋電極模塊包括模塊主體以及環繞在其周圍設置的螺旋電極，所述螺旋電極的螺距與螺旋電極模塊等高，即每一螺旋電極模塊的螺旋電極為一整圈，螺旋電極的頂部端點與模塊主體剛接，在螺旋電極的二分之一螺距處以及螺旋電極的底部端點處均設置有電極傳動固定件；模塊主體的側壁上設置有滑動槽，電極傳動固定件位于滑動槽內，上下相鄰傳動固定件之間通過傳動纜相連；

所述電極復原裝置設置在探桿尾端上，用以將螺旋電極復原為測量狀態下閉合的環狀電極，電極復原裝置與傳動纜相連。

進一步的，所述電極復原裝置包括固定底盤以及設置在固定底盤上的滑輪組和驅動轉輪，固定底盤上設置有三個安裝板用于安裝固定滑輪組與驅動轉輪，所述滑輪組包括第一滑輪組和第二滑輪組，驅動轉輪包括第一驅動轉輪和第二驅動轉輪；

第一驅動轉輪的直徑與螺旋電極模塊的高度相等，第二驅動轉輪的半徑為第一驅動轉輪的二分之一，所述固定底盤上有兩個連接孔，所述連接孔與滑動槽相對應，連接螺旋電極底部端點和二分之一螺距處的兩根傳動纜分別對應的穿過兩個連接孔，連接螺旋電極底部端點處電極傳動固定件的傳動纜通過第一滑輪組與第一驅動轉輪相連，連接螺旋電極二分之一螺距處電極傳動固定件的傳動纜通過第二滑輪組與的第二驅動轉輪相連；

電極傳動固定件與傳動纜相連，在傳動纜控制下，電極傳動固定件沿滑動槽上下滑動，上下相鄰螺旋電極模塊上的傳動纜順次連接，通過螺旋電極中部和底部的兩個電極傳動固定件的滑動，控制螺旋電極發生形變，形成一個閉合的環狀電極。