[發明專利]土體含水率檢測方法、檢測系統及貫入裝置

有效

• 申請號: 202110534793.5
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113267612B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王雪菲;張子成;楊祥;靳進釗;李家樂;張超
• 申請（專利權）人: 河北工業大學;河北雄安榮烏高速公路有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本發明為土體含水率檢測方法、檢測系統及貫入裝置，該檢測方法包括以下內容：獲得不同種類土體的土體干密度，并測得不同土體類型的土體干密度、入土深度、豎向壓力下的剪切波速和對應的含水率，將含水率和土體干密度、入土深度、土體類型、豎向壓力、剪切波速進行對應；將土體干密度、入土深度、剪切波速、土體類型、豎向壓力作為特征值，含水率作為目標值，構建人工神經網絡模型，利用訓練好的人工神經網絡模型即能獲得土體含水率。檢測方法能應用在現場施工中道路壓實后的含水率測量，實現在不同厚度的含水率預測，檢測方便，適于工業現場使用，檢測精度高。

技術領域

本發明涉及一種基于彎曲元傳感器的土體含水率檢測方法、檢測系統及貫入裝置。

背景技術

工程建設中，含水率作為土體基本物理性質之一，對地基的強度和變形特征有著重要影響，現場條件下，若能快速準確地測量不同深度土體的含水率，可極大提高檢測效率，為后續施工節省寶貴時間。目前常用的土體含水率測量方法包括質量法、射線法、介電法、遙感法、探地雷達法等。

質量法利用土體質量變化確定其含水率，測量結果最為準確，但耗時長，不適用于有機質含量高的土，無法滿足現場快速測量條件；射線法利用射線穿過土體時的變化來測定土體含水率，可滿足現場高精度快速測量要求，但存在一定的輻射隱患，對操作人員的健康不利；介電法通過含水率與土體介電特性之間的關系來確定含水率，測量方便準確，可用于現場快速測量和原位監測，但受溫度和鹽度影響大，而且目前設備主要依靠進口，價格昂貴；遙感法通過監測土壤表面的光譜特性和熱性能測量地表土含水率的時空變化，具有范圍廣、測量快的優點，但是只能監測表層土體的含水率；探地雷達法可現場大范圍快速測量土體含水率，便捷無損，可重復探測，但數據的提取和處理較為復雜。

綜上，現有的檢測手段難以在現場快速測量不同深度處土體的含水率，已不能滿足使用要求。

發明內容

本發明針對現有含水率測試技術分別存在測量時間長、存在輻射隱患、價格昂貴、只能測表層、數據提取難的問題，提出一種基于彎曲元傳感器結合人工神經網絡模型的土體含水率檢測方法、檢測系統及貫入裝置。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案為：

第一方面，本發明提供一種土體含水率檢測方法，該檢測方法包括以下內容：

獲得不同種類土體的土體干密度，并測得不同土體類型的土體干密度、入土深度、豎向壓力下的剪切波速和對應的含水率，將含水率和土體干密度、入土深度、土體類型、豎向壓力、剪切波速進行對應，形成數據集；

將土體干密度、入土深度、剪切波速、土體類型、豎向壓力作為特征值，含水率作為目標值，構建人工神經網絡模型，利用數據集對人工神經網絡模型進行訓練，獲得訓練好的人工神經網絡模型；

將待測土體的土體干密度、入土深度、剪切波速、土體類型、豎向壓力輸入訓練好的人工神經網絡模型即能獲得土體含水率。

第二方面，本發明提供一種內置彎曲元傳感器的貫入裝置，包括：兩個豎向平行探桿(2)、固定連接兩個平行探桿的連接桿(1)，其特征在于，每個平行探桿上都刻有刻度尺(4)，探桿(2)為多層可伸縮套桿，相鄰層的套桿通過彈簧卡扣連接，彈簧卡扣按下后其連接在其上的下一層套桿伸出，多層可伸縮套桿全部展開時其表面上的刻度尺刻度連續，根據入土深度改變可伸縮套桿的展開層數，保證可伸縮套桿刻度量程始終大于入土深度；

所述探桿2內同軸設置有空桿11，空桿11與最內層的套桿內壁連接固定，螺桿9穿過空桿并穿出探桿2，且螺桿偏心安裝，螺桿9的底部固定連接有第一三角滑塊，在螺桿上部安裝有旋轉螺母8，旋轉螺母8能控制螺桿上下移動，帶動螺桿(9)底端的第一三角滑塊12上下移動；