[实用新型]用TDR水分计测试黄土湿陷变形规律的设施

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测试黄土湿陷变形的设施，特别是一种用TDR水分计测试黄土湿陷变形规律的设施。

背景技术

黄土多分布在干旱、半干旱地区，是我国中西部地区的主要区域性土质。研究掌握黄土的变形特性对在该地区的正建造和已建造的建筑物的安全性以及稳定性具有重要意义，黄土的湿陷直接关系到工程造价与工程安全，在实际工程建设中，因对湿陷问题研究了解欠缺而导致工程事故时有发生。

TDR水分计是应用介电常数法来进行土壤体积含水量原位测试的仪器，与传统土壤水分测定法比较，具有不破坏样本、简单易用、测量快速、准确、能连续定点测定等优点，可测量土体任何深度度包括表层土，没有辐射危害，并且可以实现数据自动采集。

TDR水分计主要包含两部分，一是用于信号监测的电缆探测仪，二是用于引导信号在介质中传输的探头。电缆探测仪的主要部件是电子函数发生器和示波器，前者可以输出具有非常快的起升时间(120ps)的方形高频电磁波信号；后者用于对方形波进行时间监测。探头一般具有3个平行的导波棒，导波棒固定在防水的硬质绝缘材料把手上，通过同轴电缆线与电缆探测仪相连。

目前国内外研究黄土湿陷变形规律主要采用室内和现场试验相结合的办法，室内试验往往不能正确模拟现场实际情况，而且很大程度上破坏了土体原有的结构；现场试验虽然可弥补室内试验的遗憾，但是现场浸水试验也只能从定性的角度分析黄土湿陷变形规律。利用TDR水分计来研究黄土湿陷变形规律没有相关报道。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种用TDR水分计测试黄土湿陷变形规律的设施，从定性和定量两方面研究黄土湿陷变形规律。

本实用新型解决上述技术问题采取的技术方案如下：一种用TDR水分计测试黄土湿陷变形规律的设施，包括TDR水分计，其特征在于：还包括黄土研究场地与电脑；黄土研究场地设有浸水试坑，在浸水试坑中以及浸水试坑外设有数个探井，数个探井位于浸水试坑的同一直径及其直径延长线的同一条直线上，每个探井中的井壁上按间距设有多个横向探槽，每一横向探槽尽头埋设一个安装TDR水分计的探头，探头通过同轴电缆线与放置在地表的TDR水分计的电缆探测仪相连， TDR水分计的电缆探测仪与电脑连接。

浸水试坑深度低于原始地面500mm，浸水试坑直径略大于湿陷性黄土土层厚度。

至少两个探井设在浸水试坑中，这两个探井距离浸水试坑中心点的间距为7500～8000mm，用于研究水分垂直入渗规律；其余探井设在浸水试坑边缘以及浸水试坑边缘以外的地方，这些探井之间的距离为3000 ～5000mm，用于研究水分水平入渗规律；浸水试坑中探井最深，涵盖整个湿陷性土层。

同一探井中横向探槽的距离为2500 ～4000mm，浸水试坑中开挖的横向探槽之间的距离比浸水试坑外开挖的横向探槽之间的距离要短，同一探井的横向探槽位于同一垂直线上，所有探井的横向探槽位于同一垂直面上，横向探槽的长度相同在1500～1800mm，横向探槽直径350mm。

本实用新型每一探槽尽头埋设有一个TDR水分计探头，用来集该处的水分数据；探头通过同轴电缆线与放置在地表的TDR水分计的电缆探测仪相连，电缆探测仪输出方形高频电磁波信号并对方形波进行时间监测。将电缆探测仪与电脑连接，把电缆探测仪采集到的水分数据实时传输给电脑；电脑对水分计采集的水分数据进行分析。分析体积含水量与浸水时间的变化曲线，得知发生湿陷土层的深度，以及湿陷变形量与湿陷变形随时间的规律；如果体积含水量随浸水时间的变化曲线存在陡降阶段，表明体积含水量迅速减小，土体在这一点则发生了湿陷；如果不存在体积含水量迅速减小的阶段，则土体没有发生湿陷变形，黄土始终保持饱和状态；而体积含水量急速减小，意味着土体结构遭到破坏，发生了不可逆转的湿陷变形。

探头安放时其轴线与探井垂线的夹角为45°；可以减少土壤不良特性造成的影响；探井设置的数量以及水分计埋设的数量直接决定湿陷变形规律的准确程度，探井设置的数量多以及水分计埋设的数量多，湿陷变形规律的准确程度高。

本实用新型应用预浸水法处理湿陷性黄土地基，用预先埋设的TDR水分计采集水分计数据，通过分析体积含水量与浸水时间的变化曲线，测试非饱和黄土预浸水后的场地湿陷变形规律；既可以知道发生湿陷土层的深度，又可以了解湿陷变形量以及湿陷变形随时间的规律；从定性和定量的角度研究出黄土湿陷变形规律。