CN102087093B - 一种土体裂隙深度的探测方法和探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种土体裂隙深度的探测方法,包括如下步骤:在待测土体中分层布置成对的电极;利用电导仪分别测量每层土体中成对电极间的电导值;在各层土体中成对电极间钻孔后灌水,并使用电导仪定期测量成对电极间的电导值;根据前述测得的灌水前后的每对电极间的电导值,绘制不同时刻土体电导值随深度变化的曲线图,根据电导值的变化情况得到裂隙的深度,电导值变化幅度大,该深度的裂隙较发育,而电导值变化幅度小,则该深度的裂隙发育细微。此种探测方法不会破坏土体的内部结构,且探测结果准确性较高。本发明还公开一种土体裂隙深度的探测装置。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程参数探测领域,特别涉及土体裂隙深度的探测方法。
背景技术
土体内部裂隙的定量化研究,在研究早期一般是采用解析的方法,采用工程力学(如弹性理论、断裂力学等)来解决膨胀土裂隙的分布、深度、开度和延伸度,以及裂隙及其周围土体的强度和变形特性。但土体内部裂隙的发育情况与表面裂隙的发育并不是一一对应的,解析法必然包含不少假定和简化,结果的精度还难以验证。
另外,采用破碎土体研究土体裂隙深度的方法破坏了土体内部结构,土体一旦破碎无法进行后续的试验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题,是针对前述背景技术中的缺陷和不足,提供一种土体裂隙深度的探测方法和探测装置,其不会破坏土体的内部结构,且探测结果准确性较高。
本发明为解决以上技术问题,所采用的技术方案是:
一种土体裂隙深度的探测方法,包括如下步骤:
(1)在待测土体中分层布置成对的电极;
(2)利用电导仪分别测量每层土体中成对电极间的电导值;
(3)在各层土体中成对电极间钻孔后灌水,并使用电导仪定期测量成对电极间的电导值;
(4)根据前述测得的灌水前后的每对电极间的电导值,绘制不同时刻土体电导值随深度变化的曲线图,根据电导值的变化情况得到裂隙的深度,电导值变化幅度大,该深度的裂隙较发育,而电导值变化幅度小,则该深度的裂隙发育细微。
一种土体裂隙深度的探测装置,包括电导仪和若干组成对电极,其中,所述每对电极的形状、大小均一致,各成对电极分别埋设在不同层的土体中,并分别连接电导仪的输入端。
采用上述方案后,本发明通过在土中分层布置成对的电极,在成对电极间钻孔后灌水,并在灌水前后测量土体在不同时刻的电阻率,建立电阻率随深度变化的曲线,根据曲线变化推算土体裂隙的深度。此方法具有以下有益效果:
(1)采用本发明的探测方法造价低廉,容易实现,操作性比较强;
(2)利用本发明的探测方法进行参数探测时,不会破坏土体的内部结构,有利于进行后续试验,可以对试样进行长时间的试验观测,具有更广泛的适用性;
(3)本发明利用土体的电导值及其变化,并通过建立的电导值随土体深度变化的曲线,推算得到土体内部裂隙的深度,比现有方法简便快捷,具有无法比拟的优越性;
(4)本发明采用精度较高的电导仪,如果测得的数据处理准确,建立的曲线适合,即可以测得较准确的土体裂隙深度。
附图说明
图1是本发明所述探测方法的流程图;
图2是本发明所述探测装置的结构示意图;
图3是本发明所述方法与装置得到的土体裂隙深度图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的内容进行详细说明。
本发明提供一种用于土体裂隙深度的探测装置,如图2所示,包括电导仪1和若干成对电极2,其中,各成对电极2分别埋设在不同层的土体中,并分别连接电导仪1的输入端,利用电导仪1测量每对成对电极2之间的电导值,从而根据灌水前后电导值的变化来推算土体的裂隙深度;其中,电导仪1可采用多量程、高精度的型号,且具有内部校正功能,从而可以根据成对电极2的不同形状和大小进行内部校准;而成对电极2则可根据实际情况制作成不同形状和大小,只要满足每对电极2的大小、形状一致即可。
如图1所示,本发明提供一种土体裂隙深度的探测方法,包括如下步骤:
(1)在待测土体中分层布置成对的电极;
具体来说,配合图3所示,将待测土体进行分层,并在各层分别埋设成对电极,所述两个电极分别通过导线连接到地表,并连接到同一电导仪,用以测量该成对电极之间的电导值;
(2)利用电导仪分别测量每层土体中成对电极间的电导值;
当土体中没有裂隙时,电流在土中传播的电导值很大,此时土体的电阻率比较小,可以等效为两个小电阻串联;而当土体中的裂隙发育时,由于裂隙中充满的空气并不能传播电流,导致土体的电阻率增大,此时可以等效为两个小电阻之间又串联一个阻值很大的电阻。
(3)在各层土体中成对电极间钻孔后灌水,并使用电导仪定期测量成对电极间的电导值;
当向土体中灌水时,高处土体的水分在自重作用下沿裂隙往低处渗流,在灌水初期,借助水的导电能力,使得土体的电导率会有一定的上升,而随着时间流逝,水分会沿裂隙向下渗流,土体的电导率会再次下降;因此,若土体裂隙较发育,则土体电导率的变化会很大;若土体裂隙细微发育,则土体的电导率变化不会很大;若土体裂隙基本不发育,则土体的电导值基本不变化;这样,即可根据土体在灌水前后的电导值变化,推得土体裂隙的发育深度。
(4)根据前述测得的灌水前后的每对电极间的电导值,绘制不同时刻土体电导值随深度变化的曲线图,根据电导值的变化情况得到裂隙的深度,电导值变化幅度大,该深度的裂隙较发育,而电导值变化幅度小,则该深度的裂隙发育细微;
配合图3所示,是本实施例中灌水后土体的电导值随深度变化的曲线图,可知在灌水过程中,10-20cm处的电导值增加快,消散得也快,说明该深度处的裂隙高度发育;而在30-40cm处的土体电导值虽然有一定的增加,但在一段时间后,电导值的减小幅度有限,可以认为是由于土体中含水率变化所致,该深度的土体裂隙有轻微的发育;而在40cm以下的深度范围内,土体的电导值基本保持不变,说明该深度的土体基本无裂隙发育。
综上所述,本发明一种土体裂隙深度的探测方法和探测装置,重点在于对土体进行分层,并在每层埋设成对电极,在每对成对电极之间钻孔灌水,通过测量该成对电极在灌水前后电导值的变化,判断该处是否有裂隙以及裂隙程度,从而得到土体裂隙的深度。此种方法具有比较强的可操作性,造价低廉,且不会破坏土体的内部结构,适用性广泛。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。
Claims (1)
1.一种土体裂隙深度的探测方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)在待测土体中分层布置成对的电极;
(2)利用电导仪分别测量每层土体中成对电极间的电导值;
(3)在各层土体中成对电极间钻孔后灌水,并使用电导仪定期测量成对电极间的电导值;
(4)根据前述测得的灌水前后的每对电极间的电导值,绘制不同时刻土体电导值随深度变化的曲线图,根据电导值的变化情况得到裂隙的深度,电导值变化幅度大,该深度的裂隙较发育,而电导值变化幅度小,则该深度的裂隙发育细微。
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