[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

说明书

本发明涉及一种结合TDR技术的静力触探探头、检测系统和测量方法，其中探头包括锥头、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，锥头包括圆锥段和圆柱段，TDR探针共设有多个，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，TDR探针与锥头的接触面上设有绝缘层，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，TDR探针、和各检测机构均与探头控制单元连接。与现有技术相比，本发明具有提高测量准确性且能能够连续测量土体多个参数等优点。

技术领域

本发明涉及土体原位测试领域，尤其是涉及一种结合TDR技术的静力触探探头、检测系统和测量方法。

背景技术

土体电导率、介电常数、温度作为评价土壤很重要的参数，土体电导率在环境岩土领域应用较为广泛，可以用来评价土体有机质含量，也可以建立土体电导率与土体孔隙水电导率之间的关系，可以监测土体的污染情况，也可以通过对土体介电常数的测量来计算得到土体含水率、干密度等重要参数。温度作为影响岩土材料固结蠕变特性的主要因素之一，对岩土工程变形的影响不可忽视，在反复的温度变化下粘性土的工程性质会发生变化，由此可能导致变形和沉降等一系列工程问题。

对于土体电导率的测量一般是通过取样试验，或者是在钻孔中进行原位测试，在农业中对土体电导率的测量也仅是对土体表面电导率的测量，取样试验由于取样过程中对原状土产生了破坏，所测得的土体电导率和温度与实际不符，而钻孔中的原位测试是在钻孔的基础上将时域反射法(Time Domain Reflectometry，TDR)探头插入待测土体进行测量，但在工程实际中我们需要对场地中土体进行多点测量，钻孔原位测试很明显不满足经济效益。

通过对土体电导率、介电常数、温度的测量可以用来评价土体有机质含量，含水率，温度，干密度，污染程度等，是模型试验中常需要测量的参数，而一般的室内模型实验多采用缩尺实验，且这些参数的测量多是通过提前埋设传感器进行，由于模型尺寸有限，导致传感器的布置也受到限制，一般室内试验仅仅是在特殊位置布置传感器进行测量，通过特殊位置的测量结果来评价整个模型，这样往往增加了实验的误差，而且不能够满足实验需求，并且太多传感器的埋入影响试验的模拟效果，因此在开展模型试验时需要这样一个多功能型静力触探设备，不仅可以进行多个指标的并行测量，提高各指标之间的相关性，而且可以实现对模型进行连续多点或不同深度的测量，满足室内模型实验的需求。

孔压静力触探是一种常用的原位测试技术，在工程场地进行原位测试可以测量得到贯入过程中的锥尖阻力、侧摩阻力、超孔隙水压力。基本原理是将一个内部装有传感器的静力触探探头匀速压入土体，由于不同土层的性质各异，在压入过程中探头所受阻力也不同，传感器记录探头所受阻力的不同，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、固结系数、得到土层承载力、选择桩端持力层。探头在压入过程中会产生超孔隙水压力，通过孔隙水压力传感器测量得到产生的超孔隙水压力大小。孔压静力触探相比于传统的钻探、取样、室内试验有着准确、经济、快速的特点。但是其无法原位测量土体深处的电导率、介电常数和温度等。

本领域技术人员迫切需要得到一种可以原位测量土体深处的电导率、介电常数、温度的探头。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种结合TDR技术的静力触探探头、检测系统和测量方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种结合TDR技术的静力触探探头，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，