[發(fā)明專利]結(jié)合TDR技術(shù)的靜力觸探探頭、檢測系統(tǒng)和測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111588304.0
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114215035A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任非凡;劉佳豪;黃強強
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: E02D1/02
• 分類號: E02D1/02;G01D21/02;G01N9/24;G01N27/04;G01N27/22
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

1.一種結(jié)合TDR技術(shù)的靜力觸探探頭，其特征在于，包括錐頭、探桿和探頭控制單元，以及TDR探針、用于檢測錐尖阻力的第一檢測機構(gòu)、用于檢測側(cè)摩阻力的第二檢測機構(gòu)、用于檢測孔隙水壓力的第三檢測機構(gòu)，

所述錐頭包括圓錐段和圓柱段，所述TDR探針共設(shè)有多個，所述錐頭的外側(cè)壁上設(shè)有與TDR探針數(shù)量一致的卡槽，各卡槽環(huán)繞錐頭表面等角度布置，各TDR探針分別嵌于各卡槽中，且TDR探針的方向與錐頭軸向平行，所述TDR探針與錐頭的接觸面上設(shè)有絕緣層，所述TDR探針的端部成錐形，延伸至錐頭的圓錐段處，并與圓錐段的錐面平滑過渡，

所述TDR探針、第一檢測機構(gòu)、第二檢測機構(gòu)和第三檢測機構(gòu)均與探頭控制單元連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合TDR技術(shù)的靜力觸探探頭，其特征在于，所述TDR探針的數(shù)量為三個。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合TDR技術(shù)的靜力觸探探頭，其特征在于，所述TDR探針中設(shè)有溫度傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合TDR技術(shù)的靜力觸探探頭，其特征在于，所述TDR探針的根部延伸至圓柱段的末端。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合TDR技術(shù)的靜力觸探探頭，其特征在于，所述第一檢測機構(gòu)包括錐頭變形柱和壓阻式的錐尖阻力傳感器，所述錐頭變形柱與錐尖同軸設(shè)置，并且靠近錐頭的尖端部分，錐尖阻力傳感器安裝在錐頭變形柱的后端。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合TDR技術(shù)的靜力觸探探頭，其特征在于，所述第二檢測機構(gòu)包括摩擦筒、側(cè)壁變形柱、壓阻式的側(cè)壁摩擦阻力傳感器，摩擦筒設(shè)置在探桿的外側(cè)，側(cè)壁變形柱設(shè)置在探桿表層，側(cè)壁摩擦阻力傳感器安裝在側(cè)壁變形柱的內(nèi)側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合TDR技術(shù)的靜力觸探探頭，其特征在于，所述第三檢測機構(gòu)包括過濾網(wǎng)、濾水通道、水腔和壓阻式的孔隙水壓力傳感器，透水孔開設(shè)于錐頭上，并與濾水通道相連接，與外部相通，所述基座前端設(shè)有水壓腔，水壓腔位于濾水通道后側(cè)，所述孔隙水壓力傳感器設(shè)置于水壓腔內(nèi)側(cè)。

8.一種含有如權(quán)利要求1-7中任一所述的探頭的土體原位檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括探頭、多功能型靜力觸探終端和TDR測試系統(tǒng)終端，所述探頭的探頭控制單元通過導(dǎo)線分別連接多功能型靜力觸探終端和TDR測試系統(tǒng)終端。

9.一種如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)的測量方法，其特征在于，包括：

步驟S1：基于已知土體電導(dǎo)率、干密度和有機質(zhì)含量的物理模型箱，完成電導(dǎo)率、干密度和土體有機質(zhì)含量的標(biāo)定；

步驟S2：將探頭貫入待測土體中，同時，TDR測試系統(tǒng)終端向TDR探針發(fā)送電磁波信號；

步驟S3：采集貫入過程中的所述電磁波信號的反射信號，得到土體電導(dǎo)率，介電常數(shù)，土體含水率，土體有機質(zhì)含量和干密度，

以及接收貫入過程中第一檢測機構(gòu)、第二檢測機構(gòu)和第三檢測機構(gòu)分別采集得到的錐尖阻力、側(cè)摩阻力和孔隙水壓力。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述土體含水率由土體介電常數(shù)計算得到。