[发明专利]一种水工岩土结构降雨实时入渗状态监测设备及方法

说明书

本发明公开了一种水工岩土结构降雨实时入渗状态监测设备及方法，选定待测岩土体区域，确定待测岩土体区域的测点位置及数量，探测棒加热待测岩土体区域；光纳仪通过单模光纤监测待测岩土体区域加热前后温度变化值；输入待测区域各测点的温度变化值至含水率计算公式，输出待测区域含水率分布状态。利用分布式光纤对待测岩土体区间加热前后的温度变化进行测量，再利用含水率计算模型将温度变化数据换算为含水率，以此实现对待测区域含水率的实时、连续监测进而确定降雨时岩土体的入渗状态，为水工岩土结构含水率的空间分布测量和降雨实时入渗监测提供了技术支持。

技术领域

本发明涉及一种监测设备及方法，尤其涉及一种水工岩土结构降雨实时入渗状态监测设备及方法。

背景技术

边坡稳定对于土木工程稳定运行和人民安全生活十分重要。近年来，极端降雨在我国出现频繁，滑坡和泥石流等地质灾害因此多发。由于强降雨导致边坡土壤含水率改变，边坡出现失稳破坏。因此，对于强降雨地区的边坡土壤含水率实现实时、连续的空间性全面监控对于边坡的稳定十分重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种水工岩土结构降雨实时入渗状态监测设备及方法，为水工岩土结构含水率的空间分布测量和降雨实时入渗监测提供了技术支持。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

本发明提供了一种水工岩土结构降雨实时入渗状态监测设备，包括：

探测棒，用于对待测区域进行加热；

单模光纤，缠绕于所述探测棒的外周侧；

光纳仪，与所述单模光纤的自由端相连，用于测量待测区域的温度变化量。

进一步地，所述单模光纤均匀缠绕在所述探测棒的外周侧。

进一步地，所述探测棒的底端具有尖锐部。

进一步地，所述尖锐部外形呈圆锥形。

本发明还提供了一种水工岩土结构降雨实时入渗状态监测方法，包括：

选定待测岩土体区域，确定待测岩土体区域的测点位置及数量，探测棒加热待测岩土体区域；

光纳仪通过单模光纤监测待测岩土体区域加热前后温度变化值；

输入待测区域各测点的温度变化值至含水率计算公式，输出待测区域含水率分布状态。

进一步地，光纳仪通过单模光纤监测待测岩土体区域加热前后温度变化值包括：

将探测棒依次插入测试点，单模光纤测量测点温度，加热设定时间后，单模光纤再次测量温度，得到加热前后各测点的温度变化值。

进一步地，输入待测区域各测点的温度变化值至含水率计算模型，输出待测区域含水率分布状态具体包括：

准备具有一定含水率的土壤试块；

将探测棒插入土壤试块中，对土壤试块加热设定时间，测量加热前后土壤试块的温度变化值ΔT，并测量土壤试块的含水率；

将测量的土壤试块含水率和探测棒的加热功率，带入到土壤试块含水率与探测棒有效加热范围内土壤质量的函数关系式，得到探测棒有效加热范围内土壤质量；

将待测区域各测点的温度变化值以及确定的探测棒有效加热范围内土壤质量输入含水率计算公式，输出待测区域各测点的含水率，建立待测岩土体区域含水率分布三维模型。

进一步地，含水率计算公式如下：