[实用新型]一种可测土体介电常数的环境孔压静力触探探头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可测土体介电常数的环境孔压静力触探探头，属于岩土工程和环境工程领域中一种能够检测地下土体中污染物存在与否及污染物种类识别的静力触探装置。

背景技术

静力触探技术是指利用压力装置将带有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测试土的锥尖阻力、侧壁摩阻力等，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。静力触探技术至今已有80多年的历史。国际上广泛应用静力触探，部分或全部代替了工程勘察中的钻探和取样。我国于1965年首先研制成功电测式静力触探并应用于工程勘察。近几年随着传感器技术的快速发展，出现了很多新的静力触探技术，这些技术能够快速、准确地获得土层的孔隙水压力、地震波、污染物性状、温度、甚至影像。国外已将之大量应用于环境岩土工程领域。随着经济的快速发展，城市化和工业化进程的加快，场地土污染越来越严重，我们赖以生存的岩土圈环境日益恶化，环境岩土工程问题已成为我国岩土工程和环境工程工作者重要的研究课题。对于污染物存在与否的检测，通常采用测量土体中电阻率、电导率等电学特性的手段来加以判断。然而，电阻率对于污染物的种类并不太敏感，而介电常数却非常敏感。介电常数的变化依赖于测试中电磁场脉冲的频率，因而通常情况下是离散的。然而电磁场脉冲的频率在大约50 MHz以上时，介电常数基本上为常数。基于这一理论，结合常规孔压静力触探探头。

发明内容

技术问题：本实用新型要解决的技术问题是针对国内现有单双桥静探技术存在的缺陷，提出一种可用于环境领域的可测试土体介电常数的环境孔压静力触探探头。本实用新型提出的可利用高频阻抗测量探测器来同时测量土样的介电常数和电导率的环境孔压静力触探探头，利用该探头来检测污染物的存在以及识别污染物的种类。

技术方案：本实用新型的可测试土体介电常数的环境孔压静力触探探头中心为同轴电缆，同轴电缆由绝缘体所包围，绝缘体放在可收缩圆筒形接收器内，可收缩圆筒形接收器的下部留有空隙，来容纳测试土样，探头底部与同轴电缆直接相连的是中心天线，中心天线位于侧壁摩擦筒中央，在侧壁摩擦筒的下方连接有圆锥探头，孔压过滤环位于侧壁摩擦筒和圆锥探头的连接处。

所述的圆锥探头的锥角为60°，锥底截面积为10 cm²，侧壁摩擦筒表面积150 cm²。

实际现场操作中，测试土体介电常数的具体步骤为：

1. 将探测装置贯入到指定的深度附近，然后停止贯入；

2. 将圆锥探头上提收回，继续往下贯入，使得土样进入可收缩圆筒形接收器内；

3. 在地表产生一个高频电磁场脉冲，通过同轴电缆传递到土样上，得到中心天线返还的数据，即可确定土样的介电常数；

4. 测试结束，将土样从圆筒形接收器内推出，圆锥探头复位，并可重复上述过程进行下一深度的测试。

有益效果：本实用新型解决了国内现有的单双桥静探技术不能检测地下土体污染物的缺陷，能有效测量土体的介电常数，从而判断污染物的存在与否及其种类。

附图说明

图1是本实用新型的元件装置图；

其中有：同轴电缆1、绝缘体2、可收缩圆筒形接收器3、土样4、中心天线5、侧壁摩擦筒6、孔压过滤环7、圆锥探头8。

具体实施方式

本实用新型可测试土体介电常数的环境孔压静力触探探头包括：同轴电缆1，同轴电缆1由绝缘体2所包围，绝缘体2放在可收缩圆筒形接收器3内，可收缩圆筒形接收器3的下部留有空隙，来容纳测试土样4，探头底部与同轴电缆直接相连的是中心天线5，中心天线5位于侧壁摩擦筒6中央，在侧壁摩擦筒6的下方连接有圆锥探头8，孔压过滤环7位于侧壁摩擦筒6和圆锥探头8的连接处。

该探头集成了常规静力触探的功能（可测端阻、摩阻和孔压）及测试土体介电常数的功能，进一步扩展了多功能静力触探技术的内容。

测试土体介电常数的具体操作步骤为：

1. 将探测装置贯入到指定的深度附近，然后停止贯入；

2. 将圆锥探头8上提收回，继续往下贯入，使得土样进入可收缩圆筒形接收器3内；

3. 在地表产生一个高频电磁场脉冲，通过同轴电缆1传递到土样4上，得到中心天线5返还的数据，即可确定土样4的介电常数；

4. 测试结束，将土样4从圆筒形接收器3内推出，圆锥探头8复位，并可重复上述过程进行下一深度的测试。