[发明专利]一种原位测试土水特征曲线的方法

说明书

本发明涉及原位测试土水特征曲线的方法，适用于原位测试土质山体的土水特征曲线。本发明包含6个步骤：(1)测线的布置；(2)测试孔隙率和初始含水率；(3)埋设水分传感器；(4)记录水分传感器的读数；(5)注液孔周含水率的计算；(6)确定不同测点处的土水特征曲线。本发明综合考虑现场情况，基于水运动理论，提出了原位测试土水特征曲线的方法，该方法可以原位测试山体内部土的土水特征曲线，以及不同深度处土的土水特征曲线，分析山体内部土性质的空间变异性，为模拟山体的稳定性和山体中水的渗流问题提供可靠的土水特性参数。

技术领域

本发明涉及土水特征曲线的测量技术，尤其涉及土质山体的土水特征曲线原位测试方法。

背景技术

土质山体在强降雨作用下，会导致山体强度弱化，引起山体滑坡、泥石流等自然灾害，采用现有的数值模拟软件可以模拟强降雨对山体的影响，事先对山体的稳定性进行评估，并采取相应的防灾措施；离子型稀土矿开采的注液、收液工程对稀土离子浸取率有重要影响，采用现有的数值模拟软件可以模拟浸矿剂溶液在山体中的渗流过程，提出注液、收液工程的优化方案，提高浸取率。模拟山体稳定性和水分在山体的渗流过程的数值软件有很多，数值软件本身所用的数学模型经过了大量的室内外实例的验证，精度较高，数值软件模拟结果的准确性和有效性主要取决于如何确定要模拟山体的实际参数，其中，土水特征曲线是数值软件模拟结果准确性和有效性的重要参数之一。

土水特征曲线可以用来推测非饱和土强度和渗透等特性，合理确定非饱和土的土水特征曲线对模拟山体的稳定性以及水在山体中的渗流过程具有重要意义，测试土水特征曲线的常用方法有：张力计法、轴平移技术、电/热传导传感器和接触式滤纸技术等，这些方法主要适用于室内或者现场表层土的土水特征曲线的测试。通过现场取样、室内测试时，取样过程会使土发生扰动且破坏土的结构，扰动后的土的性质与扰动前有显著差别；山体土的性质在空间上存在变异性，表层土的性质与山体内部土的性质有明显差异。采用现场取样、室内测试的方法，以扰动后土的参数作为扰动前的参数以及采用表层土的参数作为整个山体土的参数，代入数值软件中进行模拟，模拟结果与实际情况有较大偏差甚至会出现错误。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位测试土水特征曲线的方法，得到的土水特性参数可靠。

本发明的技术方案：一种原位测试土水特征曲线的方法，包括以下步骤：

第一步：测线的布置，

在测试地点开挖一个半径为0.03m～0.08m、深度为1.0m～2.0m的注液孔，布置3条～5条垂直地表的含水率测线，第1条测线与注液孔轴线的水平距离为0.3m～0.8m，相邻测线间的水平距离为0.3m～0.8m；

第二步：测试孔隙率和初始含水率，

采用取土钻在布置的3条～5条测线处开挖，对每次开挖出来的土进行取样，记录土样对应的深度，采用现有的方法测试不同深度处土样的孔隙率和初始含水率；

第三步：埋设水分传感器，

每条测线上至少布置3个测点，每个测点处埋设一个水分传感器，各测线上同一深度的水分传感器称为1排，从上往下依次编号为第1排，第2排…，第q排，其中q为最底部排的排号，第1排测点与注液孔底的垂直距离为0.5m～1.0m，相邻排测点的垂直距离为0.5m～1.0m，由深到浅埋设水分传感器，先埋入最深处的水分传感器，将对应深度处的土体回填，回填到上一排水分传感器预设的位置，埋入水分传感器，直至水分传感器和土体全部回填为止，静置1周～2周；

第四步：记录水分传感器的读数，

往注液孔中注水，注入的流量为0.5m³/d～2.0m³/d，通过水分传感器的采集仪，记录不同时刻水分传感器的读数，直到所有水分传感器的读数均不随时间的变化而变化时，记录完毕；

第五步：注液孔周含水率的计算，