[发明专利]土体含水率检测方法、检测系统及贯入装置

说明书

本发明为土体含水率检测方法、检测系统及贯入装置，该检测方法包括以下内容：获得不同种类土体的土体干密度，并测得不同土体类型的土体干密度、入土深度、竖向压力下的剪切波速和对应的含水率，将含水率和土体干密度、入土深度、土体类型、竖向压力、剪切波速进行对应；将土体干密度、入土深度、剪切波速、土体类型、竖向压力作为特征值，含水率作为目标值，构建人工神经网络模型，利用训练好的人工神经网络模型即能获得土体含水率。检测方法能应用在现场施工中道路压实后的含水率测量，实现在不同厚度的含水率预测，检测方便，适于工业现场使用，检测精度高。

技术领域

本发明涉及一种基于弯曲元传感器的土体含水率检测方法、检测系统及贯入装置。

背景技术

工程建设中，含水率作为土体基本物理性质之一，对地基的强度和变形特征有着重要影响，现场条件下，若能快速准确地测量不同深度土体的含水率，可极大提高检测效率，为后续施工节省宝贵时间。目前常用的土体含水率测量方法包括质量法、射线法、介电法、遥感法、探地雷达法等。

质量法利用土体质量变化确定其含水率，测量结果最为准确，但耗时长，不适用于有机质含量高的土，无法满足现场快速测量条件；射线法利用射线穿过土体时的变化来测定土体含水率，可满足现场高精度快速测量要求，但存在一定的辐射隐患，对操作人员的健康不利；介电法通过含水率与土体介电特性之间的关系来确定含水率，测量方便准确，可用于现场快速测量和原位监测，但受温度和盐度影响大，而且目前设备主要依靠进口，价格昂贵；遥感法通过监测土壤表面的光谱特性和热性能测量地表土含水率的时空变化，具有范围广、测量快的优点，但是只能监测表层土体的含水率；探地雷达法可现场大范围快速测量土体含水率，便捷无损，可重复探测，但数据的提取和处理较为复杂。

综上，现有的检测手段难以在现场快速测量不同深度处土体的含水率，已不能满足使用要求。

发明内容

本发明针对现有含水率测试技术分别存在测量时间长、存在辐射隐患、价格昂贵、只能测表层、数据提取难的问题，提出一种基于弯曲元传感器结合人工神经网络模型的土体含水率检测方法、检测系统及贯入装置。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种土体含水率检测方法，该检测方法包括以下内容：

获得不同种类土体的土体干密度，并测得不同土体类型的土体干密度、入土深度、竖向压力下的剪切波速和对应的含水率，将含水率和土体干密度、入土深度、土体类型、竖向压力、剪切波速进行对应，形成数据集；

将土体干密度、入土深度、剪切波速、土体类型、竖向压力作为特征值，含水率作为目标值，构建人工神经网络模型，利用数据集对人工神经网络模型进行训练，获得训练好的人工神经网络模型；

将待测土体的土体干密度、入土深度、剪切波速、土体类型、竖向压力输入训练好的人工神经网络模型即能获得土体含水率。

第二方面，本发明提供一种内置弯曲元传感器的贯入装置，包括：两个竖向平行探杆(2)、固定连接两个平行探杆的连接杆(1)，其特征在于，每个平行探杆上都刻有刻度尺(4)，探杆(2)为多层可伸缩套杆，相邻层的套杆通过弹簧卡扣连接，弹簧卡扣按下后其连接在其上的下一层套杆伸出，多层可伸缩套杆全部展开时其表面上的刻度尺刻度连续，根据入土深度改变可伸缩套杆的展开层数，保证可伸缩套杆刻度量程始终大于入土深度；

所述探杆2内同轴设置有空杆11，空杆11与最内层的套杆内壁连接固定，螺杆9穿过空杆并穿出探杆2，且螺杆偏心安装，螺杆9的底部固定连接有第一三角滑块，在螺杆上部安装有旋转螺母8，旋转螺母8能控制螺杆上下移动，带动螺杆(9)底端的第一三角滑块12上下移动；