[发明专利]一种试坑浸水试验中土层浸湿无损连续探测方法

说明书

本发明公开了一种试坑浸水试验中土层浸湿无损连续探测方法，包括步骤：一、浸水前试坑内打孔取样；二、布设高密度测线；三、获得浸水前电阻率数据并得到对应剖面的电阻率剖面图；四、获取浸水过程中及浸水结束后电阻率数据并得到对应剖面的电阻率剖面图；五、浸水结束后试坑内打孔取样；六、数据对比确定土层浸湿范围、水在非饱和土中的扩散速率和土层不同位置的土层含水率数值。本发明通过浸水前和浸水结束后分别在试坑内打一孔取样，获得一个土层含水率数值对应一个电阻率数值的关联对应关系，通过不同时间点高密度电法测得的试坑内外土层不同位置的土层电阻率数值得到对应土层位置的土层含水率数值，不必满试验场地打孔取样，近似为无损探测。

技术领域

本发明属于土层浸湿探测技术领域，具体涉及一种试坑浸水试验中土层浸湿无损连续探测方法。

背景技术

试坑浸水试验是研究湿陷性土场地对浸水的响应规律，判定场地湿陷类型及地基湿陷等级常用的方法。当进行试坑浸水试验时，常需要测定浸水前后试坑内、试坑外土层垂直和水平方向的浸湿情况，用于确定浸水影响深度和水平方向浸湿范围。现有方法是通过在试坑内、试坑外特定位置钻探取样测试，对比浸水前后土层的含水率变化来确定土层的浸湿情况。具体做法是：首先，浸水前，在试坑外、试坑内打孔取样测试，各孔土样的含水率作为浸水前场地的初始含水率；然后，浸水过程中，当土层的湿陷变形稳定后，在试坑周围或一侧紧邻前述钻孔旁再次打孔取样，对比土层浸水前后的含水率的变化情况，确定试坑外的浸湿边界；最后，停止浸水后，在试坑内均匀打孔，对比土层浸水前后的含水率的变化情况，确定试坑内的浸湿边界。这种方法仅能获得有限时间点的土层浸湿情况，无法直观、完整地获得浸水试验过程土层的浸湿过程，也无法建立土层湿陷变形量与含水率变化之间的动态对应关系。要想获得不同时间点更多的含水率测试数据需要重新钻探、取样和测试，工作繁琐，且耗费大量人力物力。

常用的另外一种方法是在试坑内外不同位置不同深度埋设多个土壤水分计对土层含水率进行动态测试，但土壤水分计是利用土的含水率变化引起介电特性改变的性质间接测定土的体积含水率，而工程中常用的含水率参数是质量含水率。体积含水率与质量含水率之间的理论换算关系为其中：θ为体积含水率，ω为质量含水率，ρ_d为土的干密度，ρ_ω为水的密度，由于土壤水分计的出厂标定用土与测试土层的土质、矿物成分等性质存在差异，往往导致采用理论公式进行数据转换存在较大误差，因此，还需在现场进行大量的标定工作。另外，加上购买土壤水分计的成本过高且无法回收重复利用，以及不同深度土壤水分计的安装和取样测试需要的大量钻孔作业，不仅总体工程量大，资金和人工消耗太高，而且场地会出现大量的钻孔孔洞，易破坏原有地基结构同时还会存在一定安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种试坑浸水试验中土层浸湿无损连续探测方法，通过浸水前试坑内打一孔取样，获取浸水前试坑内不同深度的土层含水率，利用高密度电法获取试坑内外不同深度上的浸水前电阻率数据，通过在浸水结束后试坑内再打一孔取样，获取浸水结束后试坑内不同深度的土层含水率，利用高密度电法获取试坑内不同深度上的浸水结束后电阻率数据，获得一个土层含水率数值对应一个电阻率数值的关联对应关系，通过不同时间点高密度电法测得的试坑内外土层不同位置的土层电阻率数值得到对应土层位置的土层含水率数值，不必满试验场地打孔取样或安装土壤水分计，近似为无损探测，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种试坑浸水试验中土层浸湿无损连续探测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、浸水前试坑内打孔取样：浸水前在试坑底部进行打孔，得到浸水前试坑打孔，对浸水前试坑打孔进行取样工作，浸水前试坑打孔内取样间隔为n，n的单位为m，根据公式计算浸水前试坑打孔内不同深度的土层含水率w₁，其中，m_前为浸水前试坑打孔不同深度位置的原始土样的质量，m_前干为浸水前试坑打孔不同深度位置对应原始土样在室内烘干后的质量，所述试坑的横截面为圆形；