一種可測土體介電常數的環境孔壓靜力觸探探頭的製作方法

2023-09-10 15:42:00

專利名稱：一種可測土體介電常數的環境孔壓靜力觸探探頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可測土體介電常數的環境孔壓靜力觸探探頭，屬於巖土工程和環 境工程領域中一種能夠檢測地下土體中汙染物存在與否及汙染物種類識別的靜力觸探裝置。
背景技術：
靜力觸探技術是指利用壓力裝置將帶有觸探頭的觸探杆壓入試驗土層，通過量測 系統測試土的錐尖阻力、側壁摩阻力等，可確定土的某些基本物理力學特性，如土的變形模 量、土的容許承載力等。靜力觸探技術至今已有80多年的歷史。國際上廣泛應用靜力觸探， 部分或全部代替了工程勘察中的鑽探和取樣。我國於1965年首先研製成功電測式靜力觸 探並應用於工程勘察。近幾年隨著傳感器技術的快速發展，出現了很多新的靜力觸探技術， 這些技術能夠快速、準確地獲得土層的孔隙水壓力、地震波、汙染物性狀、溫度、甚至影像。 國外已將之大量應用於環境巖土工程領域。隨著經濟的快速發展，城市化和工業化進程的 加快，場地土汙染越來越嚴重，我們賴以生存的巖土圈環境日益惡化，環境巖土工程問題已 成為我國巖土工程和環境工程工作者重要的研究課題。對於汙染物存在與否的檢測，通常 採用測量土體中電阻率、電導率等電學特性的手段來加以判斷。然而，電阻率對於汙染物的 種類並不太敏感，而介電常數卻非常敏感。介電常數的變化依賴於測試中電磁場脈衝的頻 率，因而通常情況下是離散的。然而電磁場脈衝的頻率在大約50 MHz以上時，介電常數基 本上為常數。基於這一理論，結合常規孔壓靜力觸探探頭。

發明內容
技術問題本發明要解決的技術問題是針對國內現有單雙橋靜探技術存在的缺 陷，提出一種可用於環境領域的可測試土體介電常數的環境孔壓靜力觸探探頭。本發明提 出的可利用高頻阻抗測量探測器來同時測量土樣的介電常數和電導率的環境孔壓靜力觸 探探頭，利用該探頭來檢測汙染物的存在以及識別汙染物的種類。技術方案本發明的可測試土體介電常數的環境孔壓靜力觸探探頭中心為同軸電 纜，同軸電纜由絕緣體所包圍，絕緣體放在可收縮圓筒形接收器內，可收縮圓筒形接收器的 下部留有空隙，來容納測試土樣，探頭底部與同軸電纜直接相連的是中心天線，中心天線位 於側壁摩擦筒中央，在側壁摩擦筒的下方連接有圓錐探頭，孔壓過濾環位於側壁摩擦筒和 圓錐探頭的連接處。所述的圓錐探頭的錐角為60°，錐底截面積為10 cm2，側壁摩擦筒表面積150
2
cm ο實際現場操作中，測試土體介電常數的具體步驟為
1.將探測裝置貫入到指定的深度附近，然後停止貫入；
2.將圓錐探頭上提收回，繼續往下貫入，使得土樣進入可收縮圓筒形接收器內；
3.在地表產生一個高頻電磁場脈衝，通過同軸電纜傳遞到土樣上，得到中心天線返還的數據，即可確定土樣的介電常數；
4.測試結束，將土樣從圓筒形接收器內推出，圓錐探頭復位，並可重複上述過程進行 下一深度的測試。有益效果本發明解決了國內現有的單雙橋靜探技術不能檢測地下土體汙染物的 缺陷，能有效測量土體的介電常數，從而判斷汙染物的存在與否及其種類。


圖1是本發明的元件裝置其中有同軸電纜1、絕緣體2、可收縮圓筒形接收器3、土樣4、中心天線5、側壁摩擦筒 6、孔壓過濾環7、圓錐探頭8。
具體實施例方式本發明可測試土體介電常數的環境孔壓靜力觸探探頭包括同軸電纜1，同軸電 纜1由絕緣體2所包圍，絕緣體2放在可收縮圓筒形接收器3內，可收縮圓筒形接收器3的 下部留有空隙，來容納測試土樣4，探頭底部與同軸電纜直接相連的是中心天線5，中心天 線5位於側壁摩擦筒6中央，在側壁摩擦筒6的下方連接有圓錐探頭8，孔壓過濾環7位於 側壁摩擦筒6和圓錐探頭8的連接處。該探頭集成了常規靜力觸探的功能(可測端阻、摩阻和孔壓)及測試土體介電常數 的功能，進一步擴展了多功能靜力觸探技術的內容。測試土體介電常數的具體操作步驟為
1.將探測裝置貫入到指定的深度附近，然後停止貫入；
2.將圓錐探頭8上提收回，繼續往下貫入，使得土樣進入可收縮圓筒形接收器3內；
3.在地表產生一個高頻電磁場脈衝，通過同軸電纜1傳遞到土樣4上，得到中心天線 5返還的數據，即可確定土樣4的介電常數；
4.測試結束，將土樣4從圓筒形接收器3內推出，圓錐探頭8復位，並可重複上述過程 進行下一深度的測試。
權利要求
1.一種可測土體介電常數的環境孔壓靜力觸探探頭，其特徵在於該探頭中心為同軸電 纜(1)，同軸電纜(1)由絕緣體(2)所包圍，絕緣體(2)放在可收縮圓筒形接收器(3)內，可 收縮圓筒形接收器(3)的下部留有空隙，來容納測試土樣(4)，探頭底部與同軸電纜直接相 連的是中心天線(5)，中心天線(5)位於側壁摩擦筒(6)中央，在側壁摩擦筒(6)的下方連接 有圓錐探頭(8 )，孔壓過濾環(7 )位於側壁摩擦筒(6 )和圓錐探頭(8 )的連接處。
2.根據權利要求1所述的可測土體介電常數的環境孔壓靜力觸探探頭，其特徵在於圓 錐探頭(8)的錐角為60°，錐底截面積為10 cm2，側壁摩擦筒(6)表面積150 cm2。
全文摘要
本發明公布了一種可以現場測試土體介電常數的環境孔壓靜力觸探探頭，該探頭中心為同軸電纜(1)，同軸電纜(1)由絕緣體(2)所包圍，絕緣體(2)放在可收縮圓筒形接收器(3)內，可收縮圓筒形接收器(3)的下部留有空隙，來容納測試土樣(4)，探頭底部與同軸電纜直接相連的是中心天線(5)，中心天線(5)位於側壁摩擦筒(6)中央，在側壁摩擦筒(6)的下方連接有圓錐探頭(8)，孔壓過濾環(7)位於側壁摩擦筒(6)和圓錐探頭(8)的連接處。
文檔編號G01R27/26GK102135572SQ20101053920
公開日2011年7月27日 申請日期2010年11月11日 優先權日2010年11月11日
發明者劉松玉, 蔡國軍, 鄒海峰 申請人:東南大學