[发明专利]一种测量土中裂隙分布和深度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量土中裂隙分布和深度的方法，尤其涉及一种通过测量土体视电导率确定土体内部裂隙分布和深度的方法，该法不会破坏土体结构，对土体扰动小，测量结果准确；属于岩土工程土体监测与检测技术领域。

背景技术

岩土工程中经常会遇到土体开裂的现象，造成裂隙的原因很多，大致分为三类：自然内应力、自然外应力和人类活动。自然内应力主要指地壳的构造运动，自然外应力主要是雨雪、温度、地表水等自然环境因素引起土体胀缩、冻融、湿陷而开裂，人类活动包括爆破、隧洞开挖、地下水疏干、地下矿产开采等。千里之堤溃于蚁穴，许多重大自然灾害或工程事故是由于裂隙而引发，因此，需要及早发现裂隙，采取措施加固，预防裂隙的发生发展。现有的观测裂隙的方法有拍照法、显微镜法、X射线衍射法、CT扫描法、电阻率法、超声波等。

已有的测量土体裂隙的方法往往操作复杂，而且通常对土体有较大的扰动，测量活动本身破坏了土体结构，如何找到一种操作简单、对土体扰动尽可能小的方法来测量土体内部裂隙分布，一直是岩土工程界较为关注的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种测量土中裂隙分布和深度的方法，该法通过测量土体表面若干点之间的视电导率，能够给出土体内部裂隙分布和深度的预测，操作简便，避免了对土体的破坏。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种测量土中裂隙分布和深度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S01，在待测均质土中按电极布置形式布置若干电极，并使至少某两个电极间没有裂隙；所述电极布置形式包括圆形和/或三角形；

S02，根据电极布置形式测量电极之间的视电导率；对于圆形的电极布置形式，测量圆心电极和圆周上各个电极间的视电导率；对于三角形的电极布置形式，测量任意相邻电极间的视电导率；

S03，在测得的视电导率中，视电导率数值最大的两个电极即对应基础电极对，根据有裂隙的电极对间视电导率与基础电极对间视电导率的比值随裂隙深度变化的双曲线关系，推算待测区域内任意两个电极间有无裂隙及裂隙发育深度；

双曲线方程为：K=1-h(L/2)2+h2---(1)]]>

式(1)中，K代表有裂隙的电极对间视电导率与基础电极对间视电导率的比值；L代表两电极间距；h代表裂隙发育深度；

S04，根据推算的待测区域内任意两个电极间有无裂隙及裂隙发育深度的数据，将有裂隙的区段依次相连，即可确定该区域土体内裂隙的分布和走向，亦可标记各段裂隙发育深度。

K的推导过程如下：

假设待测均质土的土体为半无限空间体，地表以上为完全不导电的空气，地表以下为均质土体；地表有两个点电源A、B，电流为固定值+I和-I，每个点电源在土体中产生的电流场为点状均匀发散，土体中总的电流场由两个点电源各自的电流场叠加得到；

土体中，点电源在距离R处产生的电流密度

在AB连线的中垂线以下深度为h处，A、B产生的电流密度大小相等，即

叠加后的电流密度

式(4)中的α代表AB连线与Ah或Bh之间的夹角；

对h进行积分，分别从0到∞和从h到∞，得以下两式，