本实用新型专利技术涉及一种大体积夯土墙体表面和内部温度场测试装置，通过微孔在遗址内部合理布设若干热电偶传感器，并将测试温度数据绘制成温度等值线剖面图，通过与环境数据对比，评估环境对遗址内部温度影响程度。尤其突出赋存环境对土墙体表面的温度场影响，其测试方法对研究土墙体表面风化机制、赋存环境的影响机制、土墙体温度场的变化规律等均具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
大体积夯土墙体表面和内部温度场测试装置
本技术涉及土遗址保护试验研究领域，具体是指土土墙体受环境影响破坏内部温度场和湿度场监测的一种装置，也可应用于干旱、半干旱及潮湿地区的土遗址、岩土质基坑、基础等受环境影响的温度场变化规律的测试。
技术介绍
在全国重点文物保护名列中，绝大部分的古遗址可以归为土遗址，这些遗址广泛分布于全国各个地区，有的已被列为世界文化遗产。这些文化遗产都有很高的历史研究价值。土建筑遗址是我国早期典型的传统建筑营造方式之一，其由于纯属土质建筑，在长期自然和人为因素影响下，土墙体突显出不同类型的病害。西北极端天气，年最大温差达80℃，日最大温差也接近30℃，夏季局部地区短时暴雨，冬季部分地区遗址积雪长期覆盖，使得遗址表面和内部温度变化具有很大的差异性，目前仍然没有一种较好的办法测量遗址内部变化。然而，自然环境的影响是一个耦合场作用的结果，由于耦合场作用较难以实现，在研究过程中往往抽象为单因素。研究者更加关注强降雨入渗、风沙侵蚀等对遗址的直接破坏，忽视了由于温度变化，土墙体变形特征和风化机理。尤其是环境温度的急剧上升和下降，致使土颗粒之间间距迅速增大或降低，在反复循环作用下土颗粒之间的黏聚力下降，土体表面风化疏松，甚至土颗粒在外力作用下流失等，使得土遗址内部的温度场发生很大的变化。
技术实现思路
为了更进一步了解温度场对土遗址表面、内部结构的影响。本技术提供一种大体积夯土墙体表面和内部温度场测试装置。本技术的目的是这样实现的：一种大体积夯土墙体表面和内部温度场测试装置，包括传感器、数采器和土墙体，在土墙体布设传感器，土墙体分为A1层、A-B层、B-C层、C-D层、D-E层、E-F层、F-G层、G-H层、H-I层，每层布设7个传感器；土墙体周边两侧第一个传感器与土墙体表面间距不小于50mm，第一个传感器与相邻的第二个传感器间距不小于70mm，其余传感器布设间距不小30mm；土墙体顶面H-I层布设传感器为7个，传感器间距为10mm，土墙体的底部M层和N层布设传感器为9-11个，传感器间距为100mm，从地面A层到顶面H层铺土埋设传感器,埋设层分A1层、A-B1层、B-C3层、C-D5层、D-E7层、E-F7层、F-G5层、G-H3层、H-I2层，共34层，每层54mm；每层铺土完毕后，至少夯筑三遍；按顺序将传感器（1）引线与数采器（2）相连接，采集土墙体中的温度，时间间隔为5min。本技术的优点和产生的有益效果是：（1）本技术通过土墙体内布设温度传感器，并获得采集器显示土墙体内部温度变化的数据，根据采集土墙体内部温度与数据，采取措施，防止自然环境降雨、降雪、太阳光照射、风等基本因素对土墙体的影响的土墙体最大限度的保护土墙体。（2）本技术依据址本体内部温度变化的数据，可以评估赋存环境对土墙体的影响程度和影响范围，为科学合理的保护土墙体提供依据。（3）本技术适用于各种类型下的土墙体内温度的测试，对土墙体的风化研究具有重要意义。（4）操作方便、易安装，测量温度范围大，寿命长，适用性强，能够连续性采集数据。附图说明图1为本技术5TM土壤水分温度传感器埋置示意图。图2为图1顶部不同区域全年温度与大气温度关系图（2016年10月1日～2017年9月30日）。图3为图1底部不同区域全年温度与大气温度关系图（2016年10月1日～2017年9月30日）。图4为本技术一年最低温度试验遗址本体温度等值曲线图（2017年1月20日07点40分）。图5为本技术一年最高温度试验遗址本体温度等值曲线图（2017年7月11日15点20分）。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案再作进一步的说明：一种大体积夯土墙体表面和内部温度场测试装置，包括传5TM土壤水分温度传感器1（以下简称传感器）、数采器2和土墙体3，在土墙体3布设传感器1。土墙体3分为A1层、A-B层、B-C层、C-D层、D-E层、E-F层、F-G层、G-H层、H-I层，每层布设7个传感器；土墙体3周边两侧第一个传感器与土墙体表面间距不小于50mm，第一个传感器与相邻的第二个传感器间距不小于70mm，其余传感器布设间距不小30mm；土墙体顶面H-I层布设的传感器和土墙体的底部M层和N层布设传感器较密，顶面H-I层布设传感器为7个，传感器间距为10mm，土墙体的底部M层和N层布设传感器为9-11个，传感器间距为100mm，对埋置传感器的位置进行标记，并将传感器1依次摆放在标记点上，并进行记录。然后铺土夯筑。先压线，传感器引线按顺序排列整齐，在引线上轻压少量的试验用土，固定导线，待传感器1和引线完全固定，从土墙体地面A层到土墙体顶面I层铺土，埋设传感器1；埋设层分A1层、A-B1层、B-C3层、C-D5层、D-E7层、E-F7层、F-G5层、G-H3层、H-I2层，共34层，每层54mm；每层铺土完毕后，至少夯筑三遍。按顺序将传感器1引线与数采器2相连接，采集土墙体中的温度，时间间隔为5min。为了研究不同赋存环境对土墙体的内部温度的影响，通过在土墙体内在不同深度，不同高度间隔布设若干5TM土壤水分温度传感器，当传感器存在梯度温度时，回路中就会有电流产生，产生热电动势，将测得热电动势通过一定的转换关系即可得到温度。在遗址内部不同位置布设不同数量的5TM土壤水分温度传感器，便可得到内部若干个温度点数据，通过这些点绘制温度等值线图，最终形成对大体积夯土体表面温度和内部温度场的测试和监测。图2为2016年10月1日～2017年9月30日土墙体顶部不同区域全年温度与大气温度关系图；图2显示：大气与土墙体内温度有密切关系。以土墙体顶部来说，从2016年10月1日到2017年1月10日土墙体顶部温度从20℃降到-15℃，从2017年1月10日到2017年7月15日土墙体内从-15℃升到35℃，从2017年7月15日到2017年9月30日土墙体内从35℃又降到20℃，土墙体内的温度随着气温的变化而变化。同样，土墙体底部不同区域全年温度变化与土墙体顶面全年温度变化基本相同。图4为本专利技术一年最低温度试验土墙体温度等值曲线图（2017年1月20日07点40分）图5为本专利技术一年最高温度试验土墙体温度等值曲线图（2017年7月11日15点20分），从图中可以看出，土墙体温度与季节温度有关。冬季，土墙体周边为-7.5℃，顶面为-10℃，土墙体内为-5℃；夏季，土墙体阳面周边温度为39.5℃，阴面为34.5℃，土墙体内温度为34.5℃。土墙体内通过对土墙体不同位置测点连续性数据与赋存环境数据进行对比，得出赋存环境对遗址内部温度的影响。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大体积夯土墙体表面和内部温度场测试装置，包括传感器（1）、数采器（2）和土墙体（3），在土墙体（3）布设传感器（1），其特征是土墙体（3）分为A 1层、A‑B层、B‑C层、C‑D层、D‑E层、E‑F层、F‑G层、G‑H层、H‑I层，每层布设7个传感器；土墙体周边两侧第一个传感器与土墙体表面间距不小于50mm，第一个传感器与相邻的第二个传感器间距不小于70mm，其余传感器布设间距不小30mm；土墙体顶面H‑I层布设传感器为7个，传感器间距为10mm，土墙体的底部M层和N层布设传感器为9‑11 个，传感器间距为100mm，从地面A层到顶面H层铺土埋设传感器,1，埋设层分A 1层、A‑B 1层、B‑C 3层、C‑D 5层、D‑E 7层、E‑F 7层、F‑G 5层、G‑H 3层、H‑I 2层，共34层，每层54mm；每层铺土完毕后，至少夯筑三遍；按顺序将传感器（1）引线与数采器（2）相连接，采集土墙体中的温度，时间间隔为5min。
【技术特征摘要】
1.一种大体积夯土墙体表面和内部温度场测试装置，包括传感器（1）、数采器（2）和土墙体（3），在土墙体（3）布设传感器（1），其特征是土墙体（3）分为A1层、A-B层、B-C层、C-D层、D-E层、E-F层、F-G层、G-H层、H-I层，每层布设7个传感器；土墙体周边两侧第一个传感器与土墙体表面间距不小于50mm，第一个传感器与相邻的第二个传感器间距不小于70mm，其余传感器布设间距不小30mm；土墙体顶面...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭青林，裴强强，张博，王彦武，尚东娟，刘鸿，赵建忠，
申请(专利权)人：敦煌研究院，敦煌研究院文物保护技术服务中心，
类型：新型
国别省市：甘肃,62
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