本發(fā)明涉及土壤含水率測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及土體、邊坡等線路工程中結(jié)構(gòu)物含水率監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)交通運(yùn)輸業(yè)的依賴日益加深。近年來，高速鐵路、高速公路等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日益增多。在項(xiàng)目建設(shè)過程中，許多工程遇到了水害的問題。例如，在鄭-西高鐵建設(shè)中，出現(xiàn)黃土路堤在降雨后發(fā)生濕陷的現(xiàn)象，造成線路下沉。在秦-沈客專的建設(shè)過程中，土體出現(xiàn)了大量的凍害問題。因此，測(cè)試土中含水量分布、水分遷移規(guī)律對(duì)土體病害的預(yù)防有著極為重要的意義。

使用傳統(tǒng)烘干法測(cè)定土體內(nèi)部含水量時(shí)，由于取樣的限制，很難取得1m以下的土樣，對(duì)于長(zhǎng)期頻繁監(jiān)測(cè)而言更是難以實(shí)現(xiàn)。如今研究者們提出利用土壤水分傳感器進(jìn)行測(cè)定，如：時(shí)域反射法(tdr)，石膏法，紅外遙感法，頻域反射法/頻域法(fdr/fd法)，滴定法，電容法，電阻法，微波法，中子法，karlfischer法，γ射線法和核磁共振法等。具有一次埋設(shè)，后期測(cè)試方便快捷，而且可以同時(shí)測(cè)得不同深度含水量的優(yōu)勢(shì)。但是，水分傳感器在后期使用過程中遇到了很多問題：

1.通過土壤水分傳感器測(cè)量得到的含水量均為體積含水量而非工程中所要求的重量含水量，在應(yīng)用時(shí)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但是傳感器在不同的工作環(huán)境時(shí)體積含水量和質(zhì)量含水量所對(duì)應(yīng)的關(guān)系有很大的差別。例如，tdr在高塑性土土體含水率監(jiān)測(cè)中，重量含水量＝(水的密度/土的干密度)×體積含水量，而tdr在高鹽分環(huán)境下測(cè)試含水率中，質(zhì)量含水率＝體積含水率/土的密度。

2.水分傳感器主要是利用土樣的介電常數(shù)、磁導(dǎo)率或電容與土樣含水量之間的關(guān)系，間接獲得土樣含水率，從傳感探針到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊之間傳輸?shù)氖鞘治⑷醯哪M量，輸出的電信號(hào)十分容易受到溫度、鹽分、外界信號(hào)等客觀因素的干擾。

3.在深處設(shè)置的水分傳感器損壞后無法取出更換，可能會(huì)引起監(jiān)測(cè)方案數(shù)據(jù)的缺失。而且在課題結(jié)束后儀器往往不會(huì)取出，勢(shì)必會(huì)有大量傳感器探頭、金屬連線留在土壤中造成長(zhǎng)期重金屬、塑料等污染。

4.水分傳感器外露的鋼針長(zhǎng)期與土接觸產(chǎn)生作用的相互作用可能會(huì)是實(shí)際含水率與輸出電信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)生改變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡(jiǎn)易、快捷、經(jīng)濟(jì)的土體內(nèi)部含水量的測(cè)定方法。使用所該方法可以有效解決用烘干法測(cè)試路堤含水量時(shí)無法頻繁取到超過一定深度土樣的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

土體內(nèi)部含水率測(cè)試方法，其特征在于該測(cè)試方法步驟如下：

(1)、在土體面指定位置鉆孔，成孔到方案預(yù)定的深度，在成孔取土過程中，用管材沿深度方向每取出10-20cm土立即放入密封的塑料袋中，并扎緊袋口，取出土的總質(zhì)量用m表示，按照以下公式將土分為a、b兩組，且分別用ma、mb表示a、b兩組土的質(zhì)量，管材截面積設(shè)為s1，成孔截面面積為s，

(2)、截取長(zhǎng)度大于成孔深度10cm的管材，預(yù)留出10cm作為日后測(cè)試拔管材的手柄，根據(jù)方案中含水率所需測(cè)定深度，在管材相對(duì)位置利用電鉆打一個(gè)直徑為1.5-2.0cm的圓孔，自圓孔上、下各10-15cm的范圍內(nèi)，在不過于削弱管材的強(qiáng)度的前提下盡可能增多成孔數(shù)量；

(3)、將取出的b組土按照原先取出的相應(yīng)位置順序一一對(duì)應(yīng)全部填充至管材中；

(4)、將填充好的管材放到之前打好的孔中，依舊如步驟3將a組土按原先對(duì)應(yīng)的位置填充到管材與孔壁之間，在每袋土回填過程中，利用做好標(biāo)記的長(zhǎng)木棍進(jìn)行沖壓，保證土回填后依舊是原先高度；

(5)、每次測(cè)試時(shí)，將管材拔出，把管材上預(yù)留直徑1.5-2.0cm孔處的土取出放入帶蓋的小鋁盒中，利用烘干法測(cè)得含水率，即完成含水率測(cè)定；

(6)為實(shí)現(xiàn)周期性連續(xù)測(cè)試，將取土后的管材垂直豎起，通過向下沖震的方式使取土后留下的孔被其上面的土充填，然后再管材頂將管材中土填滿；

(7)用與管材直徑相匹配的洛陽鏟鏟頭進(jìn)行清孔，一直清到孔底原先的位置，將管材垂直插入原孔，為使管材外壁與外壁土緊密接觸，將管壁與孔壁之間的縫隙用步驟(6)清孔的土沿進(jìn)行填充，直至填滿為止。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案取得的技術(shù)進(jìn)步是：與水分傳感器相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì):

1.與水分傳感器相比本發(fā)明造價(jià)極低，例如測(cè)試0-4m范圍內(nèi)每0.5米的含水率，使用時(shí)域反射法(tdr)則需要8個(gè)，每個(gè)市價(jià)2000元，一個(gè)測(cè)試孔需要16000元。使用價(jià)格相對(duì)低廉的頻域反射法/頻域法(fdr/fd法)，每個(gè)市價(jià)350元，一個(gè)測(cè)試孔則需要2800元。本發(fā)明裝置使用ppr管材，市價(jià)每米10元，每個(gè)測(cè)試孔則需要40元，與水分傳感器相比本裝置造價(jià)優(yōu)勢(shì)明顯。

2.直接通過烘干法得到工程中所需要的重量含水量，避免了水分傳感器在不同工作環(huán)境下質(zhì)量含水量與體積含水量不一一對(duì)應(yīng)的弊病。

3.受外界影響因素小。本裝置不涉及信息、信號(hào)的轉(zhuǎn)換與傳遞問題，避免了電信號(hào)受電池電量、外界溫度、其他信號(hào)等因素的干擾。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-管內(nèi)填土，2-直徑為5cm的ppr管材，3-孔內(nèi)回填土，4-土體，5-直徑為1.5cm取土孔，6-直徑為0.6cm的水氣平衡孔。

具體實(shí)施方式

(1)在土體面指定位置鉆孔，成孔深度為3m。在成孔孔取土過程中，用管材沿深度方向每取出10cm土立即放入密封的塑料袋中，并扎緊袋口。設(shè)所取出10cm土的總質(zhì)量用m＝2.0kg，按照以下公式將土分為a、b兩組，且分別用ma、mb表示a、b兩組土的質(zhì)量，管材截面積設(shè)為s1，成孔截面面積為s。

(2)截取長(zhǎng)度為3.1m的ppr管材(預(yù)留出10cm作為日后測(cè)試拔管的手柄)，根據(jù)方案中含水率所需測(cè)定深度，在ppr管材相對(duì)位置(0.5m、1.0m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m)利用電鉆打一個(gè)直徑為1.5cm的圓孔，自圓孔上、下各10cm的范圍內(nèi)進(jìn)行打孔(目的:利于管內(nèi)外土體進(jìn)行水熱交換)，在不過于削弱管材的強(qiáng)度的前提下盡可能增加成孔數(shù)量；

(3)將取出的b組土(mb＝0.005kg)按成孔時(shí)取出的相應(yīng)位置(順序)一一對(duì)應(yīng)全部填充至ppr管中；

(4)將填充好的ppr管放到之前打好的孔中，依舊如步驟3將a組土(mb＝1.995kg)按原先對(duì)應(yīng)的位置填充到ppr管與孔壁之間，在每袋土回填過程中，利用做好標(biāo)記的長(zhǎng)木棍進(jìn)行沖壓，保證土回填后依舊是原先高度；

(5)每次測(cè)試時(shí)，將ppr管拔出，把管上預(yù)留直徑1.5cm孔處的土取出放入帶蓋的小鋁盒中，利用烘干法測(cè)得含水率，完成含水率測(cè)試；注：以上步驟已完成含水率測(cè)試，應(yīng)按照以下步驟將裝置恢復(fù)原狀，為下次測(cè)試做準(zhǔn)備。

(6)為實(shí)現(xiàn)周期性連續(xù)測(cè)試，將取土后的ppr管垂直豎起，通過向下沖震的方式使取土后留下的孔被其上面的土充填，然后再管頂將管中土填滿；

(7)用直徑為5cm的洛陽鏟(洛陽鏟鏟頭與管材直徑相匹配)進(jìn)行清孔，一直清到孔底原先的位置，將管垂直插入原孔，為使管外壁與外壁土緊密接觸，將管壁與孔壁之間的縫隙用步驟(6)清孔的土沿進(jìn)行填充，直至填滿為止。