[实用新型]一种浅地表冻土多参数快速检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及冻土检测领域，尤其涉及一种浅地表冻土多参数快速检测装置。

背景技术

冻土是指温度等于或低于0℃，并含有冰的岩、土体。在我国，冻土的分布非常广泛，其中多年冻土区占到我国国土面积的22%左右，长江以北大部分区域均为季节冻土区，除海南外几乎所有的区域都为短时冻土区。如此广泛分布的冻土区导致我国大量的工程建设、农业活动都不可避免地遇到冻土。尤其是随着我国西部大开发战略的持续推进，我国西南地区的水电开发项目大幅增加，这些项目中虽然总体上以混凝土坝为主，但土石坝仍然占有一定比例。这些土石坝工程对于坝体的密实度具有非常高的要求，但由于西南地区暖季降水量较大，导致坝体含水量高于最优含水量，进而降低坝体密实度，造成坝体的安全隐患。为了降低暖季降水的影响，这类坝体可能选择在冬季施工。然而，施工区域在冬季通常会出现短时、甚至季节性冻土，这类冻土虽然在通常的工程建设中可以忽略，但对于土石坝工程，高密实度的压实土在经历冻融循环后会发生显著的密实度降低现象，威胁大坝的安全。为此，在冬季需要采取有效的防冻措施预防坝体冻结，此外，对浅地表土体冻结状况的快速检测也是确保大坝稳定性的重要措施。

虽然我国的冻土研究已经取得了一定的成果，对土体是否冻结以及冻结强弱的判别对于相关的研究机构或特定区域内的人员是较为简单的，可以不借助任何仪器设备完成。然而，对于很少接触冻土的人员来说，冻土的判别难度仍然较大。虽然可以通过取样进行室内试验或请专业人士进行鉴别的方法确定土体是否冻结，但该方法对于通常的工程及农业活动来说是不现实的；因此需要一种能够在室外快速进行冻结状况检测的装置。俞祁浩等（俞祁浩，张海宁，王俊峰，郭磊，马丽山，谢艳丽，冻土区回填土冻结强度现场快速检测装置：中国，201510227373.7[P]. 2015.10.28）提出了一种快速进行冻土块强度判别的装置，但该装置仅仅是进行土块的强度判别，却无法判断土块是否冻结，且现场取样检测属于有损检测，会显著降低坝体密实度。在目前已有的土体冻结状况的无损判别方法中，采用热电偶或热敏电阻的方法测量土体温度的方法较为常用，该方法通过在深度方向进行钻孔布设探头进行。然而，土体中盐分或压力的不同会改变其冻结温度，因此，测温法对土体冻结状况的判别并不是特别准确，尤其是对土体冻结状况较为敏感的工程中缺陷明显。以往的研究发现，土体冻结后其强度和介电常数会发生显著改变，然而，土体的这些单个物性的差异均可以受到多种因素的影响，将其用于土体是否冻结的判别时均存在误差较大的不足。因此，有必要对新型的冻土多参数快速检测装置开展系统的研究。

虽然对土体取样检测的方法对其冻结状况检测精度较高，但该方法存在以下不足：首先，地表冻结后土体强度较高，取样难度较大，难以完成标准样的获取；其次，地表冻结后不同深度土体的冻结状况不同，对土体取样检测时检测位置的不同对检测结果具有较大的影响，可能引起工程人员对地表冻结状况的误判；另外，现场取样测试属于有损检测，检测完成后无法恢复土体的密实度。基于土体取样检测中存在的以上不足，本实用新型旨在提出一种进行浅地表冻土多参数快速检测的方法和装置，从而较为准确地确定地表土体的冻结状况及其冻结深度，为工程活动提供有效指导。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种土体温度、电阻及强度三个参数同时采集的浅地表冻土多参数快速检测装置。

为解决上述问题，本实用新型所述的一种浅地表冻土多参数快速检测装置，其特征在于：该装置包括底部两端对称设有共计4根平衡杆的平衡架和设在所述平衡架中部的一对加压杆及设在所述平衡架一侧的位移标尺；所述位移标尺外侧的所述平衡架上设有水平尺；一对所述加压杆的顶端设有内置温度测量仪表、电阻测量仪表、测力仪表的仪表封装外壳；一对所述加压杆的底部设有夹持力传感器的绝缘硬质承力板，该绝缘硬质承力板的底部对称设有一组绝缘硬质加压杆；一组所述绝缘硬质加压杆末端设有竖直相向而设的两块金属薄板，其中一块金属薄板底部附近镶嵌有温度传感器；所述金属薄板与所述电阻测量仪表相连；所述温度传感器与所述温度测量仪表相连；所述力传感器与所述测力仪表相连。

所述位移标尺垂直设在所述平衡架的一侧。

所述仪表封装外壳与所述绝缘硬质承力板均平行于所述平衡架。

所述金属薄板与所述电阻测量仪表、所述温度传感器与所述温度测量仪表、所述力传感器与所述测力仪表均通过数据传输线相连。

所述温度传感器为测温精度高于±0.5℃、测温敏感度高于±0.1℃的热敏电阻或热电偶。