本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，尤其涉及一種向上滲透法TDR同軸測(cè)試筒標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

電磁波時(shí)域反射法(time domain reflectometry，TDR)利用水的介電常數(shù)遠(yuǎn)大于巖土體固體顆粒和空氣這一特點(diǎn)，通過測(cè)試巖土體的電磁參數(shù)確定巖土體含水率，具有速度快、精度高、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。

巖土工程中，傳統(tǒng)標(biāo)定方法通常為配制不同含水率梯度的一組試樣，進(jìn)行TDR測(cè)試后，通過參數(shù)擬合獲取標(biāo)定參數(shù)。傳統(tǒng)方法中一個(gè)試樣僅對(duì)應(yīng)一個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在農(nóng)業(yè)中，常在常水頭條件下通過滲透裝置從試樣底部往上滲水，改變?cè)嚇悠骄?，利用一個(gè)試樣可以獲得多組含水率和相應(yīng)介電常數(shù)數(shù)據(jù)。其標(biāo)定裝置通常為三針或兩針式探針加PVC套管和相應(yīng)的滲透裝置，適用于農(nóng)業(yè)中松軟土質(zhì)。但用于巖土工程，特別是壓實(shí)的土石混合料介質(zhì)中卻存在介質(zhì)密度高，探針難以打入的問題。因此，需要開發(fā)一種標(biāo)定裝置適用于壓實(shí)巖土材料的快速高效標(biāo)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種向上滲透法TDR同軸測(cè)試筒標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。可對(duì)壓實(shí)巖土體具有較好的適用性，可快速高效實(shí)現(xiàn)巖土材料TDR相關(guān)參數(shù)標(biāo)定。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種向上滲透法TDR同軸測(cè)試筒標(biāo)定裝置，該裝置包括同軸測(cè)試筒、滲透底座、電子秤、透水石、馬氏瓶、探針、同軸轉(zhuǎn)換器和TDR100發(fā)射儀；所述滲透底座上表面開有用于放置透水石的圓槽，所述圓槽的底部開有若干同心的環(huán)形凹槽；所述滲透底座底部有一開孔，通過水管與馬氏瓶相連，水管上設(shè)置止水夾，用于控制裝置的進(jìn)出水量；所述透水石上放置環(huán)形墊圈，用于防止裝置漏水漏氣；所述同軸測(cè)試筒放置于環(huán)形墊圈上，同軸測(cè)試筒的外側(cè)壁靠近底部刻有放置橡膠圈的凹槽，法蘭盤放置于橡膠圈上，通過螺栓將法蘭盤、橡膠圈和滲透底座壓緊固定；所述述電子秤置于滲透底座下，用于測(cè)試整個(gè)裝置的質(zhì)量變化；所述同軸測(cè)試筒分層裝滿壓實(shí)巖土材料，探針通過錘擊打入同軸測(cè)試筒內(nèi)；所述同軸轉(zhuǎn)換器置于同軸測(cè)試筒頂部，通過同軸電纜連接TDR100發(fā)射儀。

進(jìn)一步地，所述透水石的直徑大于同軸測(cè)試筒的內(nèi)徑。

進(jìn)一步地，將同心的若干環(huán)形凹槽按十字形切割為彼此連通的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述同軸測(cè)試筒內(nèi)徑為10cm，高度為17cm，外側(cè)壁距離底部3cm處刻有凹槽，所述環(huán)形凹槽的深度為3cm。

一種利用向上滲透法TDR同軸測(cè)試筒標(biāo)定裝置進(jìn)行標(biāo)定的方法，包括以下步驟：

(1)通過電子秤測(cè)量未加試樣的裝置質(zhì)量w1；

(2)根據(jù)試驗(yàn)要求，將試樣分層擊實(shí)入同軸測(cè)試筒，打入探針，記錄此時(shí)的質(zhì)量w2和試樣初始含水率w0；

(3)根據(jù)試驗(yàn)要求，打開止水夾往裝置內(nèi)滲水，達(dá)到目標(biāo)進(jìn)水量后關(guān)閉止水夾，記錄質(zhì)量w3；

(4)進(jìn)行TDR測(cè)試，獲取試樣電磁參數(shù)波形；

(5)重復(fù)步驟和，獲取試樣不同含水率情況下的電磁參數(shù)；

(6)計(jì)算試樣干土質(zhì)量w4＝(w2-w1)/(1+w0),試樣含水質(zhì)量w5＝w3-w2+(w2-w1)*w0/(1+w0)，試樣含水率w6＝w5/w4；

(7)獲取試樣不同的含水率和相應(yīng)的電磁參數(shù)各數(shù)據(jù)點(diǎn)，根據(jù)巖土材料含水率和巖土體電磁參數(shù)間的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)定公式，擬合獲得經(jīng)驗(yàn)公式中各相應(yīng)參數(shù)值，完成標(biāo)定。

本發(fā)明具有的有益效果是：本發(fā)明通過在同軸測(cè)試筒底部添加滲透裝置，克服了傳統(tǒng)標(biāo)定方法中費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)，具有一次試驗(yàn)可以獲取大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)壓實(shí)巖土體具有較好的適用性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、原理易懂，便于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是向上滲透法TDR同軸測(cè)試筒標(biāo)定裝置示意圖；

圖2是同軸測(cè)試筒與滲透底座連接示意圖；

圖3是同軸測(cè)試筒與滲透底座連接分解圖；

圖4是滲透底座細(xì)節(jié)圖；

圖中：1、馬氏瓶，2、水管，3、止水夾，4、滲透底座，5、電子秤，6、透水石，7、環(huán)形墊圈，8、橡膠圈，9、同軸測(cè)試筒，10、探針，11、同軸轉(zhuǎn)換器，12、同軸電纜，13、TDR100發(fā)射儀，14、數(shù)據(jù)線，15、計(jì)算機(jī)，16、法蘭盤。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1-4所示，本發(fā)明提供的一種向上滲透法TDR同軸測(cè)試筒標(biāo)定裝置，該裝置包括同軸測(cè)試筒9、滲透底座4、電子秤5、透水石6、馬氏瓶1、探針10、同軸轉(zhuǎn)換器11和TDR100發(fā)射儀13；所述滲透底座4上表面開有用于放置透水石6的圓槽，所述圓槽的底部開有若干同心的環(huán)形凹槽；所述滲透底座4底部有一開孔，通過水管2與馬氏瓶1相連，水管2上設(shè)置止水夾3，用于控制裝置的進(jìn)出水量；所述透水石6上放置環(huán)形墊圈7，用于防止裝置漏水漏氣，所述透水石6的直徑大于同軸測(cè)試筒9的內(nèi)徑；所述同軸測(cè)試筒9放置于環(huán)形墊圈7上，同軸測(cè)試筒9的外側(cè)壁靠近底部刻有放置橡膠圈8的凹槽，法蘭盤16放置于橡膠圈8上，通過螺栓將法蘭盤16、橡膠圈8和滲透底座4壓緊固定；所述述電子秤5置于滲透底座4下，用于測(cè)試整個(gè)裝置的質(zhì)量變化；所述同軸測(cè)試筒9分層裝滿壓實(shí)巖土材料，探針10通過錘擊打入同軸測(cè)試筒9內(nèi)；所述同軸轉(zhuǎn)換器11置于同軸測(cè)試筒9頂部，通過同軸電纜12連接TDR100發(fā)射儀13；TDR100發(fā)射儀13通過數(shù)據(jù)線14連接計(jì)算機(jī)15。

進(jìn)一步地，將同心的若干環(huán)形凹槽按十字形切割為彼此連通的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述同軸測(cè)試筒9內(nèi)徑為10cm，高度為17cm，外側(cè)壁距離底部3cm處刻有凹槽，所述環(huán)形凹槽的深度為3cm。

開展巖土材料TDR含水率測(cè)試標(biāo)定試驗(yàn)時(shí)實(shí)施本發(fā)明，其標(biāo)定過程包括：

(1)通過電子秤(5)測(cè)量未加試樣的裝置質(zhì)量w1；

(2)根據(jù)試驗(yàn)要求，將試樣分層擊實(shí)入同軸測(cè)試筒9，打入探針10，記錄此時(shí)的質(zhì)量w2和試樣初始含水率w0；

(3)根據(jù)試驗(yàn)要求，打開止水夾3往裝置內(nèi)滲水，達(dá)到目標(biāo)進(jìn)水量后關(guān)閉止水夾3，記錄質(zhì)量w3；

(4)進(jìn)行TDR測(cè)試，獲取試樣電磁參數(shù)波形；

(5)重復(fù)步驟(3)和(4)，獲取試樣不同含水率情況下的電磁參數(shù)；

(6)計(jì)算試樣干土質(zhì)量w4＝(w2-w1)/(1+w0),試樣含水質(zhì)量w5＝w3-w2+(w2-w1)*w0/(1+w0)，試樣含水率w6＝w5/w4；

(7)獲取試樣不同的含水率和相應(yīng)的電磁參數(shù)各數(shù)據(jù)點(diǎn)，根據(jù)巖土材料含水率和巖土體電磁參數(shù)間的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)定公式，擬合獲得經(jīng)驗(yàn)公式中各相應(yīng)參數(shù)值，完成標(biāo)定。