[发明专利]一种心墙堆石坝土料含水率快速检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利工程中心墙堆石坝大坝填筑土料料源质量测定领域，特别涉及一种心墙堆石坝土料含水率快速检测方法。

背景技术

国内心墙堆石坝建设规模越来越大，已经达到300米级，土料需求量也随之变大。对于心墙堆石坝填筑质量，心墙堆石坝土料含水率是一个非常关键的控制指标。心墙堆石坝土料含水率不合格在施工过程中容易造成碾压土料的剪切破坏、压实度检测取样合格率偏低、层间结合不良等问题，无法有效控制工程质量。由于质量原因导致暂停正常施工并进行返工处理，会严重影响大坝的施工进度。因此，心墙堆石坝土料含水率检测是心墙堆石坝施工过程中的一个重要环节。

目前，心墙堆石坝土料含水率检测仍主要采用较为传统的烘干称质量法，完成一次检测需要10小时以上，太过于耗时，效率低下，给现场检测带来了极大的不便。

广大学者针对土料含水率快速检测方法，进行了相关研究。中国专利CN103267702A公开了一种基于烘干称质量法发明的土样含水率快速检测仪，先利用红外线灯管加热，再微波加热，相对于传统烘干方法节省了较多烘干时间，但是所发明仪器体积较大，操作较为繁琐；中国专利CN105116016A基于电阻法，考虑到土壤中孔隙水的导电率，将含水土壤等效为电阻，建立含水率快速检测电路，但是其测量范围有限，精度不高；中国专利CN104897734A基于范德堡理论(VDP理论)利用四探针法计算含水土层的电导率，通过土层电导率和含水率的对应关系，确定各点位含水率，但是随时间推移探针灵敏度会有所减弱，影响测量结果；中国专利CN104297270A基于CT扫描得到红黏土试样的CT值与含水率和干密度的关系式，可对土壤含水率进行检测，但是由于该方法存在一定的辐射，用于现场检测会对人体产生一定的危害；中国专利CN104390932A基于红外差谱技术针对木材提出了含水率快速检测的方法，但是由于土料变异性影响，误差大，在土料含水率检测上适应性不强。

通过土壤介电特性测量土壤含水率的介电法是近20年来新发展起来的一种测量方法，在测量的实时性与精度上都较具优势，而且在使用操作上更加方便灵活，可适用于不同用途的土壤水分测量，是目前国内外广泛使用的一种土壤水分测量方法。目前，国内市场上基于介电法研发的土壤含水率传感器主要有时域反射法(TDR)和频域反射法(FDR)两种。采用频域反射法(FDR)测量土壤含水率需要考虑土壤质地、温度和容重等影响，考虑因素较多。时域反射法(TDR)是基于电磁波在不同介质中传播速度不同的原理，根据高频电磁波在土壤中发射波和反射波间的时间差来测定土壤含水率，其优点是测量速度快、操作简便、精确度高，并可连续测量，测量数据易于处理。目前，该方法主要应用于农业和生态领域，由于心墙堆石坝土料具有独特的制备工艺，在土壤特性方面与普通土壤具有较大差异，该方法在心墙堆石坝土料含水率检测领域还未曾应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，针对心墙堆石坝土料含水率检测，提供一种基于时域反射法(TDR)，快速、精确、高效的心墙堆石坝土料含水率快速检测方法。本发明方法构建了从数据采集、数据发送、数据处理、信息反馈一整套的系统流程。利用本发明方法，能够对土料的含水率进行准确、快速测量，并对不符合心墙堆石坝土料含水率控制标准的土料区进行报警，实现了心墙堆石坝土料含水率的快速检测、及时反馈，既提高了土料含水率的检测效率，也有利于土料质量负责人员针对土料含水率不合格区域进行及时处理，保证心墙堆石坝土料质量。

本发明所采用的技术方案是：一种心墙堆石坝土料含水率快速检测方法，包括心墙堆石坝土料含水率快速检测仪器、以及通过无线网络相连接的掌上电脑和数据处理服务器，所述心墙堆石坝土料含水率快速检测仪器包括通过同轴电缆相连接的探头和时域反射仪，所述探头包括PVC管和探针，所述同轴电缆上、靠近所述探头处，设置有供其插拔组装和拆卸的串口。

对心墙堆石坝土料含水率的检测方法包括以下步骤：

(1)利用心墙堆石坝土料含水率快速检测仪器对土料含水率进行检测，时域反射仪获得电磁波传播时间；

(2)检测人员利用掌上电脑将步骤(1)采集到的电磁波传播时间发送至数据处理服务器；

(3)数据处理服务器对接收到的数据进行计算获得土料含水率，并和设定的含水率标准进行对比分析；

(4)数据处理服务器将检测结果推送到检测人员的掌上电脑，若步骤(3)中计算得到的土料含水率不符合设计标准，数据处理服务器给现场土料质量负责人员的掌上电脑推送报警通知。