基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法技术

本发明专利技术提供一种基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法，其包括以下步骤:将测试主控电脑放置在试验者适用的位置并与离心机载主机通过无线连接，将高密度电阻率测定装置与离心机载主机通过数据线连接，电极通过导线与所述高密度电阻率测定装置电连接；将主体模型箱固定于离心旋转臂的一端，将电极按顺时针均匀布设在所述主体模型箱的边缘部位；将储液箱固定于所述主体模型箱内待测试验土料的上部；测试主控电脑发送测试开始\终止命令至高密度电阻率测定装置，高密度电阻率测定装置根据命令进行测试动作或终止测试动作。基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法能够满足三维、无损、实时的量测需求。

【技术实现步骤摘要】
基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法
本专利技术涉及一种基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法，尤其涉及一种应用于土工离心模型试验中的、基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法。
技术介绍
土工离心模型试验是岩土工程领域非常重要的技术手段，也是渗流及污染物运移等相关问题研究的强有力工具之一。在岩土工程中，土的自重应力通常占支配地位，土的力学特性和水力特性随应力水平而变化。小比尺离心模型试验采用与原型相同的材料，在土工离心机形成的高加速度场中达到与原型相同的应力水平，从而使模型与原型的应力应变相等、变形相似、破坏机理相同，能够再现原型特性，这是其它普通试验手段所无法比拟的。然而，土工离心机超重力、高速的试验条件对量测设备的适应性和可靠性提出了更高的要求，要想实现三维、无损、实时量测更加困难。超重力环境的土工离心模型试验中现有的水分及溶质迁移过程的量测技术主要包括传感器量测法、图像分析法及取样分析法三类，但这些典型的方法并不能充分满足三维、无损、实时的量测需求。传感器量测法中，传感器探头及传输线路可能干扰土体中渗流及溶质迁移等物理过程，在土体中诱发优势渗流通道。同时，该类方法为单点量测，量测成本较高，并不适于大范围、多断面量测。图像分析法多适用于一维及二维试验观测，不适用于三维试验过程量测。同时，图像分析效果及精度受土料及污染物性质、观测角度及距离等因素影响显著。取样分析法能获得较为准确的介质特性资料，但通常无法进行实时量测及分析，获取的试验过程信息有限，且整体的量测精度会受取样点位置、取样个数等因素影响。故，现有的量测方法或多或少存在一些典型缺陷及不足，岩土工程测试迫切需要发展能够同时满足无损、三维、实时的，且能够适应超重力离心环境并保证高精度的量测方法。
技术实现思路
综上所述，有必要提供一种基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法，该方法能够实现对土工离心模型试验中模拟渗流及溶质迁移过程的三维、无损、实时量测。一种基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法，其包括以下步骤:a.提供一具有转动连接在一起的离心旋转轴及离心旋转臂的离心机，并提供一离心机载主机，所述离心旋转臂围绕所述离心旋转轴旋转；b.提供一土工模型装置及一高密度电阻率测定分析系统，所述土工模型装置包括主体模型箱及储液箱，所述主体模型箱用于盛装待测试验土料，所述储液箱用于盛装试验所需液体，所述高密度电阻率测定分析系统包括高密度电阻率测定装置、电极及测试主控电脑，将所述高密度电阻率测定装置安置并固定在所述离心旋转臂，将所述测试主控电脑放置在试验者适用的位置并与所述高密度电阻率测定装置电连接，所述电极通过导线与所述高密度电阻率测定装置电连接，所述高密度电阻率测定装置通过数据传输线与所述离心机载主机电连接；c.向所述主体模型箱内填充试验土料，分层夯实并达到预定高度后埋入所述电极，将所述电极按顺时针均匀布设在所述主体模型箱的边缘部位，并将与所述电极连接的所述导线从所述主体模型箱的边缘部位引出，接入所述高密度电阻率测定装置，再将所述主体模型箱固定于所述离心旋转臂的一端；d.将所述储液箱固定于所述主体模型箱内待测试验土料的上部，于所述储液箱中盛满溶液并调节入渗水头，还通过一气压入渗控制装置将所述储液箱与待测试验土料连接，所述储液箱内的液体通过所述气压入渗控制装置控制是否入渗至所述待测试验土料；e.检查装置气密性和连通性，打开所述高密度电阻率测定装置开关，利用测试主控电脑发送测试开始\终止命令至所述高密度电阻率测定装置，所述高密度电阻率测定装置根据命令进行测试动作或终止测试动作。本专利技术提供的基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移率量测方法在离心机高速运转环境下能够实现岩土的渗流及溶质迁移过程的三维、无损、实时量测。附图说明图1为本专利技术实施例基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法的工艺流程图。图2为本专利技术实施例提供的土工离心模型试验中渗流及溶质迁移量测装置的示意图。图3为图2所示土工离心模型试验中渗流及溶质迁移量测装置的部分装置的放大示意图。图4为图3所示土工模型装置的俯视图。主要元件符号说明土工离心模型试验中渗流及溶质迁移量测装置1土工模型装置10高密度电阻率测定分析系统20离心机30离心旋转轴31离心轴向滑环310离心机载主机32离心旋转臂33操作台面330吊篮332主体模型箱12不锈钢架13储液箱14气压入渗控制装置15软管16试验土料18底部121，141侧壁122，142溢流孔123溢流槽124顶部143螺栓孔144橡胶塞146进气管147出水孔148高密度电阻率测定装置21导线22电极23测试主控电脑24侧面210USB接口212导线接口214如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案进一步详细表述。本专利技术提供的基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移率量测方法，该方法主要用于室内超重力、高速等试验条件的土工离心模型试验中。高密度电阻率法是地球物理及水文地质领域的一种重要勘察方法。高密度电阻率法主要利用介质的电阻率受结构、组份、饱和度、溶质浓度及温度等多种因素影响的特性，在其中某些因素不变或相对不变的条件下，可通过测定介质电阻率时空的分布及变化来间接反映介质相关特性的分布及变化。具体的量测方法，包括以下步骤:步骤（S1），提供一离心机30，该离心机30包括离心旋转轴31、离心机载主机32及离心旋转臂33，所述离心旋转臂33与所述离心旋转轴31转动连接，所述离心旋转臂33围绕所述离心旋转轴31高速旋转，所述离心机载主机32固定在所述离心旋转轴31附近；步骤（S2），提供一土工模型装置10及一高密度电阻率测定分析系统20，所述土工模型装置10包括主体模型箱12及储液箱14，所述主体模型箱12用于盛装待测试验土料18，所述储液箱14用于盛装试验所用液体，该高密度电阻率测定分析系统20包括高密度电阻率测定装置21、电极23及测试主控电脑24，将所述高密度电阻率测定装置21安置并固定在所述离心旋转臂33，将所述高密度电阻率测定装置21与所述离心机载主机32电连接，将所述测试主控电脑24放置在试验者适用的位置并与所述离心机载主机32电连接，所述电极23通过导线22与所述高密度电阻率测定装置21电连接；步骤（S3），向所述主体模型箱12内填充试验土料18，分层夯实并达到预定高度后埋入所述电极23，将所述电极23按顺时针均匀布设在所述主体模型箱12的边缘部位，并将与所述电极23连接的所述导线22从所述主体模型箱12的边缘部位引出，接入所述高密度电阻率测定装置21，再将所述主体模型箱12放置于所述离心旋转臂33的一端；步骤（S4），将所述储液箱14通过一不锈钢架13固定于所述主体模型箱12内待测试验土料18的上部，于所述储液箱14中盛满溶液并调节入渗水头，还通过一气压入渗控制装置15将所述储液箱14与待测试验土料18连接，所述储液箱14内的液体通过所述气压入渗控制装置15控制是否入渗至所述待测试验土料18；步骤（S5），通过所述测试主控电脑24编写电极组合文件、电极坐标文件和测试文件，电极组合文件是高密度电阻率测定装置21每次选取测定电极的依据，电极坐标文件即各埋设电极的坐标，测试文件是高密度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电阻率法的渗流及溶质迁移率量测方法，其包括以下步骤:a. 提供一具有转动连接在一起的离心旋转轴及离心旋转臂的离心机，并提供一离心机载主机，所述离心旋转臂围绕所述离心旋转轴旋转； b. 提供一土工模型装置及一高密度电阻率测定分析系统，所述土工模型装置包括主体模型箱及储液箱，所述主体模型箱用于盛装待测试验土料，所述储液箱用于盛装试验所需液体，所述高密度电阻率测定分析系统包括高密度电阻率测定装置、电极及测试主控电脑，将所述高密度电阻率测定装置安置并固定在所述离心旋转臂，将所述测试主控电脑放置在试验者适用的位置并与所述高密度电阻率测定装置电连接，所述电极通过导线与所述高密度电阻率测定装置电连接，所述高密度电阻率测定装置通过数据传输线与所述离心机载主机电连接；c.向所述主体模型箱内填充试验土料，分层夯实并达到预定高度后埋入所述电极，将所述电极按顺时针均匀布设在所述主体模型箱的边缘部位，并将与所述电极连接的所述导线从所述主体模型箱的边缘部位引出，接入所述高密度电阻率测定装置，再将所述主体模型箱固定于所述离心旋转臂的一端；d. 将所述储液箱固定于所述主体模型箱内待测试验土料的上部，于所述储液箱中盛满溶液并调节入渗水头，还通过一气压入渗控制装置将所述储液箱与待测试验土料连接，所述储液箱内的液体通过所述气压入渗控制装置控制是否入渗至所述待测试验土料；e. 检查装置气密性和连通性，打开所述高密度电阻率测定装置开关，利用测试主控电脑发送测试开始\终止命令至所述高密度电阻率测定装置，所述高密度电阻率测定装置根据命令进行测试动作或终止测试动作。...

【技术特征摘要】
1.一种基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法，其包括以下步骤:a.提供一具有转动连接在一起的离心旋转轴及离心旋转臂的离心机，并提供一离心机载主机，所述离心旋转臂围绕所述离心旋转轴旋转；b.提供一土工模型装置及一高密度电阻率测定分析系统，所述土工模型装置包括主体模型箱及储液箱，所述主体模型箱用于盛装待测试验土料，所述储液箱用于盛装试验所需液体，所述高密度电阻率测定分析系统包括高密度电阻率测定装置、电极及测试主控电脑，将所述高密度电阻率测定装置安置并固定在所述离心旋转臂，将所述测试主控电脑放置在试验者适用的位置并与所述高密度电阻率测定装置电连接，所述电极通过导线与所述高密度电阻率测定装置电连接，所述高密度电阻率测定装置通过数据传输线与所述离心机载主机电连接；c.向所述主体模型箱内填充试验土料，分层夯实并达到预定高度后埋入所述电极，将所述电极按顺时针均匀布设在所述主体模型箱的边缘部位，并将与所述电极连接的所述导线从所述主体模型箱的边缘部位引出，接入所述高密度电阻率测定装置，再将所述主体模型箱固定于所述离心旋转臂的一端；d.将所述储液箱固定于所述主体模型箱内待测试验土料的上部，于所述储液箱中盛满溶液并调节入渗水头，还通过一气压入渗控制装置将所述储液箱与待测试验土料连接，所述储液箱内的液体通过所述气压入渗控制装置控制是否入渗至所述待测试验土料；e.检查装置气密性和连通性，打开所述高密度电阻率测定装置开关，利用测试主控电脑发送测试开始\终止命令至所述高密度电阻率测定装置，所述高密度电阻率测定装置根据命令进行测试动作或终止测试动作。2.如权利要求1所述的基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法，其特征在于，所述离心旋转臂为具有一操作台面的长方形体，端部具有吊篮，且长方形体的所述离心旋转臂的中间部位与所述离心旋转轴旋转连接，所述离心旋转轴顶部设有离心轴向滑环。3.如权利要求2所述的基于高密度电阻率法的渗流及溶质迁移量测方法，其特征在于，所述步骤c中，将所述主体...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡黎明，聂艳侠，刘庭发，温庆博，潘书磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11