[发明专利]一种用于土柱试验的TDR测试装置及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于环境岩土工程的技术领域，具体地说，涉及一种用于土柱试验的TDR测试装置及使用方法。

背景技术

由于工业污染、生活污水排放以及农业生产化肥过度使用等原因导致土壤和地下水遭受严重污染，随着降雨和地下水的流动，许多污染成份随之在土壤中迁移，并逐步侵蚀建筑物地基和基础，对建筑物的安全造成了巨大威胁。因此，研究污染溶质在土壤中的运移成了环境岩土工程的重要课题，这对于如何采取相应的防渗和防腐措施都具有重要指导意义。土柱试验是开展土壤溶质运移研究的主要方法，是获得穿透曲线的重要手段。所谓土柱法，首先将土壤装入土样筒中，其次用去离子水饱和土样，然后用示踪剂溶液连续恒定注入土样中，最后定量分析示踪剂溶液在土样中运移时通过土样筒出口截面的相对浓度与时间的关系曲线，此曲线即是穿透曲线。根据穿透曲线，可以得出溶质运移的关键参数(如弥散系数、孔隙水平均流速、延迟因子等)，这些参数是表征介质水动力学特征的综合物理量，是研究可溶性物质在多孔介质中迁移转化规律及预测评价污染物时空分布的基础。因此，获得穿透曲线的关键就是获得土样筒出口截面的溶质相对浓度，目前广泛使用化学实验的方法得到相对浓度。这具有以下不足：(1)化学实验受人为操作的影响较大，因此其精度较差；(2)化学试验得到结果的时间明显滞后，不能随着溶质运移的过程同步观测；(3)每个数据点都需要在土样筒出口截面收集足够多的溶液进行浓度分析，而整个实验过程类似的重复性工作会花费很多时间，效率很低，数据点的数量有限，也增加了误差的几率；(4)长期接触化学试剂不利于人体健康。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种准确、便捷、环保的适用于土柱试验的TDR测试装置及使用方法，其技术方案如下：

一种用于土柱试验的TDR测试装置，主要包括TDR传感器土样筒1、通道选择器8、TDR测试议9和计算机10，所述TDR传感器土样筒1设有示踪剂溶液流入端口2和示踪剂溶液流出端口3，示踪剂溶液流入端口2下方设有示踪剂溶液流入端TDR传感器4，示踪剂溶液流出端口3上方设有示踪剂溶液流出端TDR传感器5，示踪剂溶液流入端TDR传感器4、示踪剂溶液流出端TDR传感器5分别通过电缆6、电缆7与通道选择器8连接。

进一步优选，所述示踪剂溶液流入端TDR传感器4包括3个探针11、12、13，示踪剂溶液流出端TDR传感器5包括3个探针14、15、16。

进一步优选，所述示踪剂溶液流入端TDR传感器4及示踪剂溶液流出端TDR传感器5的个数分别为1。

本发明也可以通过以下方式实现，所述示踪剂溶液流入端TDR传感器4及示踪剂溶液流出端TDR传感器5的个数分别为2，2个TDR传感器垂直排列。

本发明也可以通过以下方式实现，所述示踪剂溶液流入端TDR传感器4及示踪剂溶液流出端TDR传感器5的个数分别为3，3个TDR传感器互相夹角120度。

进一步优选，所述探针(11、12、13、14、15、16)的材料均为不锈钢。

本发明也可以通过以下方式实现，所述示踪剂溶液流入端口2和示踪剂溶液流出端口3之间的TDR传感器大于2层。

本发明一种用于土柱试验的TDR测试装置及使用方法，所述TDR传感器土样筒1的材料为有机玻璃。

一种用于土柱试验的TDR测试装置的使用方法，包括以下步骤：

A.土壤按照实验要求装入TDR传感器土样筒1后，首先从示踪剂溶液流入端口2注入去离子水使土样饱和，此时示踪剂溶液流入端TDR传感器4通过探针11、12、13发射并接收反射信号，通过电缆6输入通道选择器8，通道选择器8把反射信号传递给TDR测试仪9获得反射波形，然后输入到计算机10中，计算机1)根据式Z_min＝Z_T，min-Z_cable、Z_T，min＝Z₀(1+ρ_min)/(1-ρ_min)、ρ_min＝(V_min-V₀)/V₀运算得到土样的Z_min值并存储等待进一步运算；