一种湿陷性土层浸湿过程的测试方法技术

本发明专利技术公开了一种湿陷性土层浸湿过程的测试方法，包括步骤：一、土壤水分计检测点布置；二、湿陷性土层浸水前检测数据的获取；三、湿陷性土层浸水过程中检测数据的获取；四、湿陷性土层浸水后检测数据的获取；五、土壤水分计检测值的标定校正；步骤六、湿陷性土层浸湿过程信息分析处理。本发明专利技术方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，保证了土壤水分计检测的准确性，测量速度快，精度高，能对湿陷性土层进行实时、准确检测，易于实现在线自动化监测。

Method for testing wetting process of collapsible soil layer

The invention discloses a collapsible soil wetting process test method comprises the following steps: A, soil moisture meter test point arrangement; two, collapsible soil water before testing data acquisition; data acquisition and detection of three collapsible soil in the soaking process; four, the collapsible soil layer after immersion in water detection of data acquisition; five, soil moisture meter calibration value; step six, collapsible soil wetting process analysis. The invention has simple steps, reasonable design and easy realization, good use effect, to ensure the accuracy of soil moisture meter detection, fast measuring speed, high precision, real-time and accurate detection of the collapsible soil, easy to realize online automatic monitoring.

【技术实现步骤摘要】
一种湿陷性土层浸湿过程的测试方法
本专利技术属于岩土工程检测与监测
，尤其是涉及一种湿陷性土层浸湿过程的测试方法。
技术介绍
湿陷性土分布地区进行试坑浸水试验时，常需要测定浸水前后浸水试坑底部下方水平方向和竖直方向上湿陷性土层的浸湿情况，用于确定浸水影响深度和径向浸湿范围。现有方法是通过在浸水试坑底部下方特定位置浸水前后分别钻孔取样测试，对比浸水前后湿陷性土层的质量含水率变化来确定湿陷性土层的浸湿情况，但是现有方法仅能获得有限时间点的湿陷性土层浸湿情况，无法直观、完整地获得浸水试验过程湿陷性土层的浸湿过程。因此如果要获得不同时间点更多的质量含水率测试数据需要重新钻探、取样和测试，工作繁琐，且耗费大量人力物力，且不能实现质量含水率的实时检测，不易于实现在线自动化监测。当然现如今采用土壤水分计可实现对湿陷性土层体积含水率的动态监测，使用时需要将土壤水分计布置到待监测湿陷性土层中，然而目前浸水试坑中土壤水分计的布置方法是在浸水试坑底部下方周侧特定位置单独设置一个或多个土壤水分计检测点，在每个土壤水分计检测点处自地面向下人工开挖大口径的竖直探井，将土壤水分计自上而下按照一定间距安装在竖直探井侧壁上，然后对竖直探井进行分层回填夯实。由于未沿试坑中心水平方向由内而外间隔布置多个检测点，仅能获得试坑底部下方竖直方向上湿陷性土层的浸湿情况，不能获得试坑底部下方水平方向上湿陷性土层的浸湿情况；另外，所需开挖的竖直探井直径较大，对试验场地湿陷性土层的扰动大，会导致湿陷性土层的渗透性能及水的渗透路径发生较大改变，从而使检测结果难以真实反映湿陷性土层的浸湿情况，而且探井的开挖、回填困难，劳动强度高，安全风险大。此外，由于土壤水分计测定的是体积含水率，而试坑浸水试验中采用的是质量含水率,需要通过标定将土壤水分计体积含水率检测值转换为质量含水率。目前国内通常采用室内标定方法将土壤水分计体积含水率检测值向质量含水率转换，具体做法是在待测试湿陷性土层研究场地取土，配制不同干密度和不同质量含水率土样，插入土壤水分计进行标定，从而获得不同干密度条件下的质量含水率和体积含水率转换关系式。该方法的缺点是需要制备大量标定土样，标定试样制作难度大，标定工作量大，而且由于标定试样与土壤水分计检测位置的土体会有一定差异，导致采用室内标定模型将浸水试验中土壤水分计体积含水率检测值向工程上常用的质量含水率进行数据转换时产生较大误差。因此，在浸水试坑浸水试验中应用土壤水分计进行含水率的动态监测时需要解决土壤水分计检测点的布置与标定问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种湿陷性土层浸湿过程的测试方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，通过在浸水试坑底部下方的水平方向和竖直方向间隔合理布置多个土壤水分计检测点，且对土壤水分计进行现场标定，提高土壤水分计检测的准确性，测量速度快，精度高，能对湿陷性土层进行实时、准确检测，易于实现在线自动化监测。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种湿陷性土层浸湿过程的测试方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、土壤水分计检测点布置：在湿陷性土层研究场地中，预先开挖浸水试坑，再在所述浸水试坑底部下方的水平方向由内至外和竖直方向由上至下间隔设置多个土壤水分计检测点，其中靠近所述浸水试坑底部下方的土壤水分计检测点称为最上部土壤水分计测点，所述最上部土壤水分计测点距所述浸水试坑底部的竖直间距为h1，远离所述浸水试坑底部且位于所述浸水试坑底部下方湿陷性土层与非湿陷性土层分界处的土壤水分计检测点称为最下部土壤水分计测点，所述浸水试坑底部下方包括位于所述浸水试坑底部正下方的正检测区和位于所述浸水试坑底部且位于所述正检测区外侧的侧检测区，过程如下：步骤101、正检测区土壤水分计测点的设置：在所述正检测区以所述正检测区中心为圆心设置P条不同直径的内圆周测线，相邻两个所述内圆周测线的水平间距相同，且相邻两个所述内圆周测线的水平间距为△S1，且所述△S1的取值范围为2m～4m，其中远离所述浸水试坑中心的最大直径的内圆周测线距所述浸水试坑内侧壁的水平间距为L1，且所述L1的取值范围为1m～2m，每个所述内圆周测线上均设置有Q个等间距的土壤水分计检测点，Q个所述土壤水分计检测点中由上至下相邻两个土壤水分计检测点的高程差均为h2，其中，位于所述正检测区的最上部土壤水分计测点距所述浸水试坑底部的竖直间距均为h1，位于所述正检测区的最下部土壤水分计测点均位于湿陷性土层与非湿陷性土层分界处，所述正检测区中心和所述浸水试坑中心重合；步骤102、侧检测区土壤水分计测点的设置：首先，设置外圆周测线：在所述侧检测区以所述侧检测区中心为圆心设置多条不同直径的外圆周测线，相邻两个所述外圆周测线的水平间距相同，且相邻两个所述外圆周测线的水平间距为△S2，且所述△S2的取值范围为1m～2m，其中靠近所述浸水试坑中心的最小直径的外圆周测线距所述浸水试坑外侧壁的水平间距为L2，且所述L2的取值范围为1m～2m；然后，设置外横向测线：以所述侧检测区中心为射线端点，沿所述浸水试坑圆周方向设置M条射线，其中相邻两条射线的夹角为360°/M，再以每条所述射线作为起始线分别向所述射线的一侧平行设置多条外横向测线，相邻两条所述外横向测线的间距均相同，且相邻两条所述外横向测线的间距为1m～2m；最后，所述外圆周测线和所述外横向测线的交汇处为所述侧检测区的土壤水分计测点位置，其中，每条所述外横向测线上的多个所述土壤水分计测点的高程相同，相邻两条所述外横向测线上的土壤水分计测点的高程差均为h2；且位于所述侧检测区的最上部土壤水分计测点距所述浸水试坑底部的竖直间距均为h1，位于所述侧检测区的最下部土壤水分计测点均位于湿陷性土层与非湿陷性土层分界处；步骤二、湿陷性土层浸水前检测数据的获取：步骤一中多个所述土壤水分计检测点位置设置完成后，对多个所述土壤水分计检测点位置分别采用烘干法测定湿陷性土层浸水前实际质量含水率，同时，分别在多个所述土壤水分计检测点位置埋设土壤水分计，采用所述土壤水分计得到湿陷性土层浸水前体积含水率检测值，对多个所述土壤水分计检测点位置中任一个所述土壤水分计检测点位置的湿陷性土层浸水前实际质量含水率和湿陷性土层浸水前体积含水率检测值的获取方法均相同，其中，对任一个所述土壤水分计检测点位置得到湿陷性土层浸水前实际质量含水率和湿陷性土层浸水前体积含水率检测值的过程如下：步骤201、一次钻孔：采用钻孔设备分别在所述土壤水分计检测点位置由上至下钻孔直至钻进至所述土壤水分计检测点位置上方15cm～20cm处，完成一次钻孔过程；步骤202、湿陷性土层浸水前实际质量含水率获取：采用取土器向下取土至所述土壤水分计检测点位置完成第一次原状土样取土过程，对所述第一次原状土样采用烘干法测定所述第一次原状土样的质量含水率，则得到所述土壤水分计检测点位置的湿陷性土层浸水前实际质量含水率w1；步骤203、湿陷性土层浸水前体积含水率检测值获取：将所述土壤水分计底部探针插入所述土壤水分计检测点位置，完成土壤水分计的埋设；同时，采用所述土壤水分计得到所述土壤水分计检测点位置在所述第一次原状土样取土时刻的湿陷性土层浸水前体积含水率检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿陷性土层浸湿过程的测试方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、土壤水分计检测点布置：在湿陷性土层研究场地中，预先开挖浸水试坑，再在所述浸水试坑底部下方的水平方向由内至外和竖直方向由上至下间隔设置多个土壤水分计检测点，其中靠近所述浸水试坑底部下方的土壤水分计检测点称为最上部土壤水分计测点，所述最上部土壤水分计测点距所述浸水试坑底部的竖直间距为h1，远离所述浸水试坑底部且位于所述浸水试坑底部下方湿陷性土层(11)与非湿陷性土层(12)分界处的土壤水分计检测点称为最下部土壤水分计测点，所述浸水试坑底部下方包括位于所述浸水试坑底部正下方的正检测区和位于所述浸水试坑底部且位于所述正检测区外侧的侧检测区，过程如下：步骤101、正检测区土壤水分计测点的设置：在所述正检测区以所述正检测区中心为圆心设置P条不同直径的内圆周测线(8)，相邻两个所述内圆周测线(8)的水平间距相同，且相邻两个所述内圆周测线(8)的水平间距为△S1，且所述△S1的取值范围为2m～4m，其中远离所述浸水试坑中心的最大直径的内圆周测线(8)距所述浸水试坑内侧壁的水平间距为L1，且所述L1的取值范围为1m～2m，每个所述内圆周测线(8)上均设置有Q个等间距的土壤水分计检测点，Q个所述土壤水分计检测点中由上至下相邻两个土壤水分计检测点的高程差均为h2，其中，位于所述正检测区的最上部土壤水分计测点距所述浸水试坑底部的竖直间距均为h1，位于所述正检测区的最下部土壤水分计测点均位于湿陷性土层(11)与非湿陷性土层(12)分界处，所述正检测区中心和所述浸水试坑中心重合；步骤102、侧检测区土壤水分计测点的设置：首先，设置外圆周测线：在所述侧检测区以所述侧检测区中心为圆心设置多条不同直径的外圆周测线(9)，相邻两个所述外圆周测线(9)的水平间距相同，且相邻两个所述外圆周测线(9)的水平间距为△S2，且所述△S2的取值范围为1m～2m，其中靠近所述浸水试坑中心的最小直径的外圆周测线(9)距所述浸水试坑外侧壁的水平间距为L2，且所述L2的取值范围为1m～2m；然后，设置外横向测线：以所述侧检测区中心为射线端点，沿所述浸水试坑圆周方向设置M条射线，其中相邻两条射线的夹角为360°/M，再以每条所述射线作为起始线分别向所述射线的一侧平行设置多条外横向测线(10)，相邻两条所述外横向测线(10)的间距均相同，且相邻两条所述外横向测线(10)的间距为1m～2m；最后，所述外圆周测线(9)和所述外横向测线(10)的交汇处为所述侧检测区的土壤水分计测点位置，其中，每条所述外横向测线(10)上的多个所述土壤水分计测点的高程相同，相邻两条所述外横向测线(10)上的土壤水分计测点的高程差均为h2；且位于所述侧检测区的最上部土壤水分计测点距所述浸水试坑底部的竖直间距均为h1，位于所述侧检测区的最下部土壤水分计测点均位于湿陷性土层(11)与非湿陷性土层(12)分界处；步骤二、湿陷性土层浸水前检测数据的获取：步骤一中多个所述土壤水分计检测点位置设置完成后，对多个所述土壤水分计检测点位置分别采用烘干法测定湿陷性土层浸水前实际质量含水率，同时，分别在多个所述土壤水分计检测点位置埋设土壤水分计(1)，采用所述土壤水分计(1)得到湿陷性土层浸水前体积含水率检测值，对多个所述土壤水分计检测点位置中任一个所述土壤水分计检测点位置的湿陷性土层浸水前实际质量含水率和湿陷性土层浸水前体积含水率检测值的获取方法均相同，其中，对任一个所述土壤水分计检测点位置得到湿陷性土层浸水前实际质量含水率和湿陷性土层浸水前体积含水率检测值的过程如下：步骤201、一次钻孔：采用钻孔设备分别在所述土壤水分计检测点位置由上至下钻孔直至钻进至所述土壤水分计检测点位置上方15cm～20cm处，完成一次钻孔过程；步骤202、湿陷性土层浸水前实际质量含水率获取：采用取土器向下取土至所述土壤水分计检测点位置完成第一次原状土样取土过程，对所述第一次原状土样采用烘干法测定所述第一次原状土样的质量含水率，则得到所述土壤水分计检测点位置的湿陷性土层浸水前实际质量含水率w...

【技术特征摘要】
1.一种湿陷性土层浸湿过程的测试方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、土壤水分计检测点布置：在湿陷性土层研究场地中，预先开挖浸水试坑，再在所述浸水试坑底部下方的水平方向由内至外和竖直方向由上至下间隔设置多个土壤水分计检测点，其中靠近所述浸水试坑底部下方的土壤水分计检测点称为最上部土壤水分计测点，所述最上部土壤水分计测点距所述浸水试坑底部的竖直间距为h1，远离所述浸水试坑底部且位于所述浸水试坑底部下方湿陷性土层(11)与非湿陷性土层(12)分界处的土壤水分计检测点称为最下部土壤水分计测点，所述浸水试坑底部下方包括位于所述浸水试坑底部正下方的正检测区和位于所述浸水试坑底部且位于所述正检测区外侧的侧检测区，过程如下：步骤101、正检测区土壤水分计测点的设置：在所述正检测区以所述正检测区中心为圆心设置P条不同直径的内圆周测线(8)，相邻两个所述内圆周测线(8)的水平间距相同，且相邻两个所述内圆周测线(8)的水平间距为△S1，且所述△S1的取值范围为2m～4m，其中远离所述浸水试坑中心的最大直径的内圆周测线(8)距所述浸水试坑内侧壁的水平间距为L1，且所述L1的取值范围为1m～2m，每个所述内圆周测线(8)上均设置有Q个等间距的土壤水分计检测点，Q个所述土壤水分计检测点中由上至下相邻两个土壤水分计检测点的高程差均为h2，其中，位于所述正检测区的最上部土壤水分计测点距所述浸水试坑底部的竖直间距均为h1，位于所述正检测区的最下部土壤水分计测点均位于湿陷性土层(11)与非湿陷性土层(12)分界处，所述正检测区中心和所述浸水试坑中心重合；步骤102、侧检测区土壤水分计测点的设置：首先，设置外圆周测线：在所述侧检测区以所述侧检测区中心为圆心设置多条不同直径的外圆周测线(9)，相邻两个所述外圆周测线(9)的水平间距相同，且相邻两个所述外圆周测线(9)的水平间距为△S2，且所述△S2的取值范围为1m～2m，其中靠近所述浸水试坑中心的最小直径的外圆周测线(9)距所述浸水试坑外侧壁的水平间距为L2，且所述L2的取值范围为1m～2m；然后，设置外横向测线：以所述侧检测区中心为射线端点，沿所述浸水试坑圆周方向设置M条射线，其中相邻两条射线的夹角为360°/M，再以每条所述射线作为起始线分别向所述射线的一侧平行设置多条外横向测线(10)，相邻两条所述外横向测线(10)的间距均相同，且相邻两条所述外横向测线(10)的间距为1m～2m；最后，所述外圆周测线(9)和所述外横向测线(10)的交汇处为所述侧检测区的土壤水分计测点位置，其中，每条所述外横向测线(10)上的多个所述土壤水分计测点的高程相同，相邻两条所述外横向测线(10)上的土壤水分计测点的高程差均为h2；且位于所述侧检测区的最上部土壤水分计测点距所述浸水试坑底部的竖直间距均为h1，位于所述侧检测区的最下部土壤水分计测点均位于湿陷性土层(11)与非湿陷性土层(12)分界处；步骤二、湿陷性土层浸水前检测数据的获取：步骤一中多个所述土壤水分计检测点位置设置完成后，对多个所述土壤水分计检测点位置分别采用烘干法测定湿陷性土层浸水前实际质量含水率，同时，分别在多个所述土壤水分计检测点位置埋设土壤水分计(1)，采用所述土壤水分计(1)得到湿陷性土层浸水前体积含水率检测值，对多个所述土壤水分计检测点位置中任一个所述土壤水分计检测点位置的湿陷性土层浸水前实际质量含水率和湿陷性土层浸水前体积含水率检测值的获取方法均相同，其中，对任一个所述土壤水分计检测点位置得到湿陷性土层浸水前实际质量含水率和湿陷性土层浸水前体积含水率检测值的过程如下：步骤201、一次钻孔：采用钻孔设备分别在所述土壤水分计检测点位置由上至下钻孔直至钻进至所述土壤水分计检测点位置上方15cm～20cm处，完成一次钻孔过程；步骤202、湿陷性土层浸水前实际质量含水率获取：采用取土器向下取土至所述土壤水分计检测点位置完成第一次原状土样取土过程，对所述第一次原状土样采用烘干法测定所述第一次原状土样的质量含水率，则得到所述土壤水分计检测点位置的湿陷性土层浸水前实际质量含水率w1；步骤203、湿陷性土层浸水前体积含水率检测值获取：将所述土壤水分计(1)底部探针插入所述土壤水分计检测点位置，完成土壤水分计(1)的埋设；同时，采用所述土壤水分计(1)得到所述土壤水分计检测点位置在所述第一次原状土样取土时刻的湿陷性土层浸水前体积含水率检测值θv1；步骤204、湿陷性土层浸水前检测数据的获取：通过与主控器(4)相接的参数输入模块(6)输入步骤202中所述湿陷性土层浸水前实际质量含水率w1和步骤203中所述湿陷性土层浸水前体积含水率检测值θv1，主控器(4)将所述湿陷性土层浸水前实际质量含水率w1和所述湿陷性土层浸水前体积含水率检测值θv1存储至与主控器(4)相接的存储器(7)中，获取所述土壤水分计检测点位置的湿陷性土层浸水前检测数据，并记作[w1,θv1]；步骤205、多次重复步骤201至步骤204，直至得到多个所述土壤水分计检测点位置的湿陷性土层浸水前检测数据；步骤三、湿陷性土层浸水过程中检测数据的获取：步骤203中所述土壤水分计(1)埋设完成后，将多个所述土壤水分计(1)均与数据采集模块(2)连接后，再向所述浸水试坑内浸水直至所述浸水试坑内没有水的过程中，多个所述土壤水分计(1)分别对多个所述土壤水分计检测点位置的体积含水率进行实时检测，得到体积含水率检测值，通过数据采集模块(2)按照预先设定的采样时间T对所述体积含水率检测值进行采集，且将所述体积含水率检测值通过数据发送模块(3)同步传送至主控器(4)；步骤四、湿陷性土层浸水后检测数据的获取：所述浸水试坑内没有水时，再对多个所述土壤水分计检测点位置分别采用烘干法测定湿陷性土层浸水后实际质量含水率，同时，再分别通过多个所述土壤水分计(1)，检测到湿陷性土层浸水后体积含水率检测值，对多个所述土壤水分计检测点位置中任一个所述土壤水分计检测点位置的湿陷性土层浸水后实际质量含水率和湿陷性土层浸水后体积含水率检测值的获取方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘争宏，郑建国，胡伟，于永堂，张继文，王毅，唐国艺，郑日男，刘智，王瑛，廖燕宏，夏玉云，
申请(专利权)人：机械工业勘察设计研究院有限公司，中信建设有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61