一种黄土地基中水分渗透规律的测量方法技术

本发明专利技术涉及一种黄土地基中水分渗透规律的测量方法，其包括以下步骤：(1)开挖浸水试验试坑；(2)在浸水试验试坑中挖设与原始地面垂直高度为24.5米的两个探井；(3)在浸水试验试坑的外侧再挖设与原始地面垂直高度为24.5米的七个探井；(4)在探井中挖设向上倾斜的横向探槽，同一探井的横向探槽位于同一垂直线上；(5)在每一横向探槽的尽头插设一个TDR水分计探头，并将所有的TDR水分计探头通过同轴电缆线与放置在地面的数据采集仪相连，该数据采集仪与电脑相连；(6)将把TDR水分计探头采集到的数据通过数据采集仪实时传输给电脑，并对TDR水分计探头采集到的数据进行分析，分析浸水时间与体积含水率的变化曲线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于测试土体内水分渗透
，具体涉及一种黄土地基中水分渗透规律的测量方法。
技术介绍
我国中西部地区的主要区域性土质为黄土。研究掌握黄土湿陷变形特性及水分在黄土中渗透规律对建筑物地基处理措施、处理深度、防排水宽度等设计参数的选取提供可靠的科学依据，黄土的湿陷变形直接关系到工程安全，在实际工程建设中，因对黄土湿陷及渗透速率问题研究欠缺而导致工程事故时有发生。通过对国内外同类技术研究现状分析可知，以往关于试坑浸水试验方面的研究，大多数现场试坑浸水试验仅讨论了黄土地基在连续充分浸水条件下黄土地基总自重湿陷变形和外荷作用下的总湿陷变形的规律，而在连续浸水条件下大厚度湿陷性黄土地基内水分的渗透速率研究的较少，以上问题有待进一步研究加以解决。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本专利技术公开了一种黄土地基中水分渗透规律的测量方法，研究水在黄土中渗透速率。技术方案：一种黄土地基中水分渗透规律的测量方法，包括以下步骤：(1)开挖浸水试验试坑，浸水试验试坑的深度低于原始地面0.5m，浸水试验试坑的直径不小于10m并大于湿陷性黄土层厚度；(2)在步骤(1)得到的浸水试验试坑中挖设与原始地面垂直高度为24.5米的两个探井，两个探井包括1#探井和2#探井，1#探井位于浸水试验试坑的中心，2#探井到浸水试验试坑的边缘的距离为1m，(3)在步骤(1)得到的浸水试验试坑的外侧再挖设与原始地面垂直高度为24.5米的七个探井，七个探井包括3#探井、4#探井、5#探井、6#探井、7#探井、8#探井和9#探井，该七个探井距离浸水试验试坑的边缘距离分别为2m、5m、8m、11m、14m、17m和20m，该七个探井呈梅花形布局；(4)在探井中挖设向上倾斜的横向探槽，同一探井的横向探槽位于同一垂直线上1#探井和2#探井中的井壁自上而下按2m间距开挖横向探槽，3#探井距离原始地面0.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，4#探井距离原始地面3.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，5#探井距离原始地面6.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，6#探井距离原始地面9.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，7#探井距离原始地面12.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，8#探井距离原始地面15.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，9#探井距离原始地面18.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方3米处布设另一个横向探槽，(5)、在每一横向探槽的尽头插设一个TDR水分计探头，并将所有的TDR水分计探头通过同轴电缆线与放置在地面的数据采集仪相连，该数据采集仪与电脑相连；(6)、将把TDR水分计探头采集到的数据通过数据采集仪实时传输给电脑，并对TDR水分计探头采集到的数据进行分析，分析浸水时间与体积含水率的变化曲线，若体积含水率随浸水时间的变化曲线出现上升阶段，表明水分入渗到了该深度；若当体积含水率随浸水时间的变化曲线在上升以后重新出现平直段，表明该深度土体中的水分已达到饱和状态。进一步地，步骤(3)中该七个探井的相邻探井之间的水平投影距离为3m。进一步地，步骤(4)中的横向探槽与水平线的夹角为10°。进一步地，步骤(4)中的所有探井的横向探槽的长度为15cm，横向探槽的直径10cm。有益效果：本专利技术公开的一种黄土地基中水分渗透规律的测量方法具有以下有益效果：1、本专利技术用预先埋设的TDR水分计采集水分数据，通过分析体积含水率随浸水时间的变化曲线，得出水分入渗到不同位置所需的时间，进而计算浸水过程中水分在黄土中的竖向入渗速率和水平入渗速率，分析水分竖向入渗和水平入渗存在的差异性，为定量评价黄土湿陷性和工程防排水设计提供依据；2、本专利技术是研究水在非饱和黄土中入渗速率的一种全新尝试，本专利技术的前提在于TDR土壤水分计量测数据的可靠性，TDR水分计探头的可靠性是取得精确水分入渗数据的前提条件；3、本专利技术能有效的研究水在非饱和黄土中入渗速率，TDR水分计探头依次与数据采集仪、计算机相连，既能快速连续定点测量，又能完成成批监测点的测量。附图说明图1是浸水试验试坑与探井布设关系的平面示意图；图2是TDR水分计探头的布设剖面图；图3是探井与横向探槽的关系示意图；图4是TDR水分计探头的安放位置示意图；图5a是1#探井0.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5b是1#探井2.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5c是1#探井4.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5d是1#探井6.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5e是1#探井8.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5f是1#探井10.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5g是1#探井12.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5h是1#探井14.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5i是1#探井16.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5j是1#探井18.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5k是1#探井20.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5l是1#探井22.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，图5m是1#探井24.5m处浸水时间与体积含水量的变化关系曲线图，其中：1－浸水试验试坑 2－探井3－横向探槽 4－数据采集仪5－同轴电缆线 6－TDR水分计探头7－电脑L-横向探槽的长度H2－探井中相邻横向探槽的间距H3－探井中相邻横向探槽的间距L1-2#探井至浸水试坑中心的距离L2-3#探井至2#探井之间的距离L3-4#探井至3#探井之间的距离L4-5#探井至4#探井之间的距离L5-6#探井至5#探井之间的距离L6-7#探井至6#探井之间的距离L7-8#探井至7#探井之间的距离L8-9#探井至8#探井之间的距离具体实施方式：下面对本专利技术的具体实施方式详细说明。如图1～4所示，一种黄土地基中水分渗透规律的测量方法，包括以下步骤：(1)开挖浸水试验试坑1，浸水试验试坑1的深度低于原始地面0.5m，浸水试验试坑1的直径不小于10m并大于湿陷性黄土层厚度(此处的浸水试验试坑的直径为20米)；(2)在步骤(1)得到的浸水试验试坑1中挖设与原始地面垂直高度为24.5米的两个探井2，两个探井2包括1#探井和2#探井，1#探井位于浸水试验试坑1的中心，2#探井到浸水试验试坑1的边缘的距离为1m，(3)在步骤(1)得到的浸水试验试坑1的外侧再挖设与原始地面垂直高度为24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黄土地基中水分渗透规律的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)开挖浸水试验试坑，浸水试验试坑的深度低于原始地面0.5m，浸水试验试坑的直径不小于10m并大于湿陷性黄土层厚度；(2)在步骤(1)得到的浸水试验试坑中挖设与原始地面垂直高度为24.5米的两个探井，两个探井包括1#探井和2#探井，1#探井位于浸水试验试坑的中心，2#探井到浸水试验试坑的边缘的距离为1m，(3)在步骤(1)得到的浸水试验试坑的外侧再挖设与原始地面垂直高度为24.5米的七个探井，七个探井包括3#探井、4#探井、5#探井、6#探井、7#探井、8#探井和9#探井，该七个探井距离浸水试验试坑的边缘距离分别为2m、5m、8m、11m、14m、17m和20m，该七个探井呈梅花形布局；(4)在探井中挖设向上倾斜的横向探槽，同一探井的横向探槽位于同一垂直线上1#探井和2#探井中的井壁自上而下按2m间距开挖横向探槽，3#探井距离原始地面0.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，4#探井距离原始地面3.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，5#探井距离原始地面6.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，6#探井距离原始地面9.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，7#探井距离原始地面12.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，8#探井距离原始地面15.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，9#探井距离原始地面18.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方3米处布设另一个横向探槽，(5)、在每一横向探槽的尽头插设一个TDR水分计探头，并将所有的TDR水分计探头通过同轴电缆线与放置在地面的数据采集仪相连，该数据采集仪与电脑相连；(6)、将把TDR水分计探头采集到的数据通过数据采集仪实时传输给电脑，并对TDR水分计探头采集到的数据进行分析，分析浸水时间与体积含水率的变化曲线，若体积含水率随浸水时间的变化曲线出现上升阶段，表明水分入渗到了该深度；若当体积含水率随浸水时间的变化曲线在上升以后重新出现平直段，表明该深度土体中的水分已达到饱和状态。...

【技术特征摘要】
1.一种黄土地基中水分渗透规律的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)开挖浸水试验试坑，浸水试验试坑的深度低于原始地面0.5m，浸水试验试坑的直径不小于10m并大于湿陷性黄土层厚度；(2)在步骤(1)得到的浸水试验试坑中挖设与原始地面垂直高度为24.5米的两个探井，两个探井包括1#探井和2#探井，1#探井位于浸水试验试坑的中心，2#探井到浸水试验试坑的边缘的距离为1m，(3)在步骤(1)得到的浸水试验试坑的外侧再挖设与原始地面垂直高度为24.5米的七个探井，七个探井包括3#探井、4#探井、5#探井、6#探井、7#探井、8#探井和9#探井，该七个探井距离浸水试验试坑的边缘距离分别为2m、5m、8m、11m、14m、17m和20m，该七个探井呈梅花形布局；(4)在探井中挖设向上倾斜的横向探槽，同一探井的横向探槽位于同一垂直线上1#探井和2#探井中的井壁自上而下按2m间距开挖横向探槽，3#探井距离原始地面0.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，4#探井距离原始地面3.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，5#探井距离原始地面6.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向探槽的下方每隔3米布设一个横向探槽，6#探井距离原始地面9.5米处布设第一个横向探槽，在第一个横向探槽的下方2米处布设第二个横向探槽，在第二个横向...

【专利技术属性】
技术研发人员：武小鹏，房建宏，徐安花，周有禄，米纬军，屈耀辉，刘贺业，李奋，王新燕，
申请(专利权)人：中铁西北科学研究院有限公司，青海省交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：甘肃;62