[发明专利]冻土介电常数测量夹具及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及冻土介电常数的测量，尤其涉及一种冻土介电常数测量夹具及测量方法。

背景技术

目前是采用网络分析仪进行冻土介电常数的测量。常规方法是将被测样放置于网络分析仪的探头下方，探头5包括圆盘51和圆盘51上的吊杆52(见图9和图10)，手持被测样或将被测样放入某容器，与探头的圆盘挤压，使被测样与圆盘紧密接触后，操作网络分析仪软件进行测量。但这种传统的测量方法不适合测量冻土的介电常数。原因有以下几点：

1.由于冻土和探头的温度不同，二者接触后会改变被测区域土壤的温度状态，而其温度状态对测量结果有很大影响，因此无法进行准确的测量；

2.土壤冻结后，很坚硬，其外表面无法和探头紧密接触，无法实施测量；

3.被测量的土壤的密度无法确切的知道，而被测量土壤的密度是影响土壤介电常数的最重要的参数，对测量数据的分析至关重要；

4.测量介电常数要求被测样均匀且各向同性，而手工操作被测土样时必然会破坏土样均匀的结构，造成测量误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测量准确度高、可以确定被测土壤密度的冻土介电常数测量夹具及测量方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种冻土介电常数测量夹具，包括取土器、压土器和挡土部件，取土器为圆柱形，其具有贯通的圆柱形的内腔，取土器的上端面前后两侧对称地设有两块侧挡板，每块侧挡板的顶部设有半圆形的挡板，两块挡板对称设置，两块挡板之间有空隙，取土器的左右两侧具有开口，取土器的中部设有外螺纹，外螺纹上方的取土器上沿竖直方向设有测量刻度；压土器为圆柱形，其具有内腔，其中部设有与取土器上的外螺纹相配合的内螺纹，压土器的底部设有向上凸起的圆柱形的压土块，压土器的上端面上沿圆周均匀设有刻度；压土器旋装在取土器的外部，压土块伸入取土器的内腔中且与取土器的内腔相配合，取土器两侧的开口处各装有一个挡土部件。

本发明的的冻土介电常数测量夹具，其中所述挡土部件包括挡土挡板和设置在挡土挡板上的挡块，挡块上开有横截面为半圆形的第一凹槽和第二凹槽，第二凹槽位于第一凹槽的下部且第二凹槽的深度大于第一凹槽的深度，挡块与取土器两侧的开口处的圆盘的两侧相配合，第一凹槽与探头的圆盘相配合，第二凹槽的高度与圆盘的下端面和取土器的内腔处的上端面之间的间隙的高度相等。

本发明的的冻土介电常数测量夹具，其中所述取土器的下部设为圆台形，圆台的直径从上到下逐渐减小，圆台的母线与取土器底面的夹角a为90°～120°。

本发明的的冻土介电常数测量夹具，其中还包括顶盖，顶盖包括圆柱形的盖体和握柄，盖体设置在握柄的底部，盖体与握柄一体制成，盖体与取土器的上端面处的内腔相配合，握柄的直径小于取土器上的两块挡板之间的空隙。

使用权利要求本发明的冻土介电常数测量夹具测量冻土介电常数的方法，包括以下步骤：

(1)首先对网络分析仪和同轴探头进行校准，将探头伸入恒温箱内；

(2)用取土器取土：将取土器压入配置好的均匀土样中，待取土器中被土充满后，将取土器从土样中取出，将取土器中土样的上下端面削平；

(3)将压土器拧到取土器下部，并拧动压土器使取土器中土样压缩；

(4)将取土器和压土器挂到探头上，在取土器两侧的开口处的探头的圆盘的两侧各安装一个挡土部件，以使拧动压土器时取土器中的土样不被挤出来；

(5)拧动压土器，使土样与探头紧密接触，记录取土器和压土器的相对位置，即与压土帽的上端面相对应的取土器上的测量刻度和与取土器上的测量刻度相对的压土器上的刻度；

(6)将挡土部件取下，用保鲜膜将探头和夹具密封；

(7)调节恒温箱的温度，使探头与取土器中的土样同时冻结到一个温度水平，待温度稳定后测量其介电常数，测量过程完成。

本发明冻土介电常数测量夹具及测量方法相对于现有技术的优点为：

(1)将探头伸入恒温箱，在土样未冻结时利用测量夹具取土，然后将测量夹具与探头配合好，使土样与探头接触良好，然后调节恒温箱温度使土样和探头共同冻结至某温度，再实施测量，本测量方法在土样与探头未冻结时使它们紧密接触，且由于土样和探头的温度相同，因此测量准确度高；

(2)测量夹具的取土器和压土器上都设有刻度，测量过程中，记录下二者的相对位置，即可以准确地计算出土样的密度，其能够精确地控制被测土样的容重(干密度)，利于后续对测量数据的分析，保证多次测量的数据具有可比性；