本發(fā)明公開了一種壓電陶瓷測(cè)量?jī)鐾廖磧鏊康姆椒ǎǎ簩?duì)試驗(yàn)土樣進(jìn)行凍融循環(huán)，并通過壓電陶瓷智能骨料獲取所述試驗(yàn)土樣在所述凍融循環(huán)中的應(yīng)力波能量數(shù)據(jù)；根據(jù)所述試驗(yàn)土樣的土樣參數(shù)獲取所述試驗(yàn)土樣在第一預(yù)設(shè)溫度下達(dá)到凍結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)未凍水含量作為第一含量；根據(jù)所述應(yīng)力波能量數(shù)據(jù)和所述第一含量獲取在凍融循環(huán)中任意時(shí)刻下所述試驗(yàn)土樣的未凍水含量。本發(fā)明一種壓電陶瓷測(cè)量?jī)鐾廖磧鏊康姆椒ǎ瑹o(wú)需復(fù)雜昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備或儀器，測(cè)量成本低；可以直接通過簡(jiǎn)單的壓電陶瓷試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，得到土體在凍融循環(huán)過程中任意時(shí)刻的未凍水含量曲線，從而得到凍土體在不同溫度條件下的未凍水含量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及凍土檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓電陶瓷測(cè)量?jī)鐾廖磧鏊康姆椒ā?/p>

背景技術(shù)

凍土是一類特殊的土壤，相比于常規(guī)的土壤，凍土內(nèi)部含有固態(tài)的冰，導(dǎo)致其性質(zhì)與一般土壤有顯著差別。按照凍土存在時(shí)間長(zhǎng)短和所處區(qū)域溫度變化情況，可將其分為季節(jié)性凍土和永久凍土，導(dǎo)致這兩類凍土物理力學(xué)性質(zhì)差異的本質(zhì)原因是由于其內(nèi)部未凍水含量不同。對(duì)于永久凍土，其內(nèi)部溫度常年低于0℃以下，未凍水含量少且性質(zhì)穩(wěn)定；而季節(jié)性凍土則表現(xiàn)為夏融冬凍，內(nèi)部未凍水含量也隨溫度變化而變化，性質(zhì)也隨之改變。由此可見，未凍水含量的多少對(duì)于凍土的性質(zhì)有顯著影響，凍土中未凍水含量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)于了解其性質(zhì)有重要的意義。

目前，主流的測(cè)量未凍水含量的方法有量熱法，脈沖核磁共振法（NMR），頻域反射法（FDR），電導(dǎo)率法，超聲波法等。上述測(cè)定未凍水含量的方法或由于測(cè)定試樣質(zhì)量有限，需將試樣做特殊處理；或測(cè)試時(shí)間過長(zhǎng)，儀器體積龐大且價(jià)格昂貴；或操作步驟繁瑣復(fù)雜，需要操作者具備較好的專業(yè)素養(yǎng)等原因，大多未凍水含測(cè)量定方法目前還不能廣泛普及。因此，一種簡(jiǎn)單、便捷的凍土未凍水含測(cè)量試方法非常重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有凍土未凍水含量的檢測(cè)過程成本高、操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，目的在于提供一種壓電陶瓷測(cè)量?jī)鐾廖磧鏊康姆椒ǎ鉀Q上述問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種壓電陶瓷測(cè)量?jī)鐾廖磧鏊康姆椒ǎǎ?/p>

對(duì)試驗(yàn)土樣進(jìn)行凍融循環(huán)，并通過壓電陶瓷智能骨料獲取所述試驗(yàn)土樣在所述凍融循環(huán)中的應(yīng)力波能量數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述試驗(yàn)土樣的土樣參數(shù)獲取所述試驗(yàn)土樣在第一預(yù)設(shè)溫度下達(dá)到凍結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)未凍水含量作為第一含量；

根據(jù)所述應(yīng)力波能量數(shù)據(jù)和所述第一含量獲取在凍融循環(huán)中任意時(shí)刻下所述試驗(yàn)土樣的未凍水含量。

壓電陶瓷是一種具有正逆壓電效應(yīng)的陶瓷材料，所謂正壓電效應(yīng)，是指在外界機(jī)械能的作用下，會(huì)引起壓電陶瓷內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)位移而極化，從而產(chǎn)生電信號(hào)，而逆壓電效應(yīng)則是在電信號(hào)激勵(lì)下會(huì)引起壓電陶瓷內(nèi)部發(fā)生形變，從而產(chǎn)生機(jī)械能，并以應(yīng)力波的形式釋放出去。現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)通過壓電陶瓷技術(shù)對(duì)凍土建筑的相關(guān)參數(shù)分析已經(jīng)開始出現(xiàn)，但是通過壓電陶瓷技術(shù)對(duì)凍土相關(guān)參數(shù)的分析卻淺嘗輒止，其原因主要在于難以探尋凍土參數(shù)與壓電陶瓷應(yīng)力波各種參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

本發(fā)明實(shí)施例實(shí)施時(shí)，對(duì)試驗(yàn)土樣進(jìn)行的凍融循環(huán)可以采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的進(jìn)行凍融循環(huán)的方式，也可以參照本發(fā)明相關(guān)實(shí)施例中的凍融循環(huán)的過程，應(yīng)當(dāng)理解的是，采用何種方式進(jìn)行凍融循環(huán)都應(yīng)當(dāng)在本實(shí)施例的限定范圍之內(nèi)。在本實(shí)施例實(shí)施中，發(fā)明人通過創(chuàng)造性勞動(dòng)，發(fā)現(xiàn)凍土未凍水含量與試驗(yàn)土樣的應(yīng)力波能量數(shù)據(jù)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以在本實(shí)施例中發(fā)明人采用了壓電陶瓷智能骨料獲取應(yīng)力波能量數(shù)據(jù)。值得注意的是，通過壓電陶瓷智能骨料獲取應(yīng)力波能量數(shù)據(jù)的過程可以采用兩個(gè)壓電陶瓷片聯(lián)動(dòng)，其中一個(gè)壓電陶瓷片提供應(yīng)力波，另一個(gè)壓電陶瓷片接收應(yīng)力波，也可以采用其他的方式提供應(yīng)力波，由壓電陶瓷片接收應(yīng)力波，本實(shí)施例在此不多做限定。而根據(jù)接收的應(yīng)力波信號(hào)獲取應(yīng)力波能量數(shù)據(jù)可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任何一種方式進(jìn)行，在此不多做復(fù)述。