[发明专利]一种利用红外热成像技术测量土体表层含水率或吸力分布的方法

权利要求书

1.一种利用红外热成像技术测量土体表层含水率分布的方法，其特征在于，包括：利用红外热成像仪采集原位土体表层温度场，通过公式(1)获得任意时刻土体表层特定位置的含水率：

其中，ω_t为任意时刻土体表层特定位置的含水率，ω₀为土体表层特定位置的初始含水率，ΔT为界面温差，即土体表层温度与环境温度的差值，单位为℃，α和β为常参数，t为土体表层特定位置的干燥时间，单位为h。

2.根据权利要求1所述的利用红外热成像技术测量土体表层含水率分布的方法，其特征在于，所述公式(1)的α和β值通过以下方法确定：以测区原位小尺度土样标定试验测定不同干燥时间下的土体平均含水率与平均界面温差，将二者联立后拟合，得到土体表层含水率与界面温差的关系曲线，得到α与β值。

3.根据权利要求2所述的利用红外热成像技术测量土体表层含水率分布的方法，其特征在于，通过以下方法获得特定时刻土样平均含水率ω_t：

将土样放置于高精度电子天平正中，实时记录土样水分蒸发过程中的质量变化，通过下式计算平均含水率：

式中，ω_t为特定时刻土样平均含水率，ω₀为土样初始含水率，Δm为土样质量变化(g)，m_s为干土质量(g)。

4.一种利用红外热成像技术测量土体表层吸力分布的方法，其特征在于，包括：利用红外热成像仪采集原位土体表层温度场，通过公式(1)获得任意时刻土体表层特定位置的含水率，再通过公式(2)获得该时刻该位置的土体表层吸力：

其中，ω_t为任意时刻土体表层特定位置的含水率，ω₀为土体表层特定位置的初始含水率，ω_s为土体饱和含水率，ω_r为土体残余含水率，ΔT为界面温差，即土体表层温度与环境温度的差值，α和β为常参数，t为土体表层特定位置的干燥时间，为土体表层特定位置的吸力值，a为目标土体进气值对应的吸力值，m和n分别为反映土体孔隙大小分布的参数。