[发明专利]结合TDR技术的静力触探探头、检测系统和测量方法

权利要求书

1.一种结合TDR技术的静力触探探头，其特征在于，包括锥头、探杆和探头控制单元，以及TDR探针、用于检测锥尖阻力的第一检测机构、用于检测侧摩阻力的第二检测机构、用于检测孔隙水压力的第三检测机构，

所述锥头包括圆锥段和圆柱段，所述TDR探针共设有多个，所述锥头的外侧壁上设有与TDR探针数量一致的卡槽，各卡槽环绕锥头表面等角度布置，各TDR探针分别嵌于各卡槽中，且TDR探针的方向与锥头轴向平行，所述TDR探针与锥头的接触面上设有绝缘层，所述TDR探针的端部成锥形，延伸至锥头的圆锥段处，并与圆锥段的锥面平滑过渡，

所述TDR探针、第一检测机构、第二检测机构和第三检测机构均与探头控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种结合TDR技术的静力触探探头，其特征在于，所述TDR探针的数量为三个。

3.根据权利要求1所述的一种结合TDR技术的静力触探探头，其特征在于，所述TDR探针中设有温度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种结合TDR技术的静力触探探头，其特征在于，所述TDR探针的根部延伸至圆柱段的末端。

5.根据权利要求1所述的一种结合TDR技术的静力触探探头，其特征在于，所述第一检测机构包括锥头变形柱和压阻式的锥尖阻力传感器，所述锥头变形柱与锥尖同轴设置，并且靠近锥头的尖端部分，锥尖阻力传感器安装在锥头变形柱的后端。

6.根据权利要求1所述的一种结合TDR技术的静力触探探头，其特征在于，所述第二检测机构包括摩擦筒、侧壁变形柱、压阻式的侧壁摩擦阻力传感器，摩擦筒设置在探杆的外侧，侧壁变形柱设置在探杆表层，侧壁摩擦阻力传感器安装在侧壁变形柱的内侧。

7.根据权利要求1所述的一种结合TDR技术的静力触探探头，其特征在于，所述第三检测机构包括过滤网、滤水通道、水腔和压阻式的孔隙水压力传感器，透水孔开设于锥头上，并与滤水通道相连接，与外部相通，所述基座前端设有水压腔，水压腔位于滤水通道后侧，所述孔隙水压力传感器设置于水压腔内侧。

8.一种含有如权利要求1-7中任一所述的探头的土体原位检测系统，其特征在于，包括探头、多功能型静力触探终端和TDR测试系统终端，所述探头的探头控制单元通过导线分别连接多功能型静力触探终端和TDR测试系统终端。

9.一种如权利要求8所述的系统的测量方法，其特征在于，包括：

步骤S1：基于已知土体电导率、干密度和有机质含量的物理模型箱，完成电导率、干密度和土体有机质含量的标定；

步骤S2：将探头贯入待测土体中，同时，TDR测试系统终端向TDR探针发送电磁波信号；

步骤S3：采集贯入过程中的所述电磁波信号的反射信号，得到土体电导率，介电常数，土体含水率，土体有机质含量和干密度，

以及接收贯入过程中第一检测机构、第二检测机构和第三检测机构分别采集得到的锥尖阻力、侧摩阻力和孔隙水压力。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述土体含水率由土体介电常数计算得到。