[实用新型]黄土场地浸水条件下土体内部水分运移监测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于工程监测技术领域，具体涉及一种土体内部水分运移监测系统，特别是一种黄土场地浸水条件下土体内部水分运移监测系统及方法。本实用新型用于地表大面积浸水条件下黄土体内部含水量变化及饱和区分布状态的快速、连续、准确监测。

背景技术

黄土由于其特殊的形成时代和形成环境，导致了其具有大孔隙性进而导致了其具有强烈的水敏性，而黄土水敏性最突出的表现形式就是湿陷。随着国家经济的持续快速发展以及政策倾斜，我国中西部地区的建设速度和规模日渐加大，导致黄土区各大城市用地日趋紧张，新建的工业与民用建筑呈现逐渐由低阶地转向高阶地发展态势，随之而来的大厚度自重湿陷性黄土地基的勘察、评价以及处理问题成为了黄土地区工程技术人员所面临的首要难题。《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)中对于黄土湿陷性场地得评价体系是以沉降量为导向，强调最终结果而不考虑湿陷发展过程，这种评价体系在相当长的时间里指导了大量的建设，成效显著。但是，我们必须认识到，随着工程建设规模加大,“长、大、高、难”的重要工程越来越多，很多工程事故表明黄土的湿陷敏感性与最终湿陷量同样决定着工程的安全。另外，发明人还注意到：黄土湿陷的产生需达到起始含水量，即土体含水量达到一定的门槛值黄土方才开始湿陷，因此，局部浸水条件下，水分向下扩散的过程影响了黄土湿陷的过程；另外，在局部浸水条件下地面发生沉降的范围受到水分侧向扩散范围的影响，水分的扩散决定了黄土湿陷产生的时间及范围。因此，在湿陷性评价及湿陷预警防控工作中都需要用到浸水条件下水分在土体中运移特征的数据，尤其在地铁、高速铁路等重大工程中更是如此。然而，目前尚没有获取这类数据的系统、科学、高效的装置及方法，对该装置及方法的研究和开发是十分必要的，对黄土地区各种重大工程地基处理及湿陷预警防控工作具有重大的现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的空白和不足，本实用新型的目的在于，提供一种黄土场地浸水条件下土体内部水分运移的监测系统，该系统能够通过传感器、电源、采集器和上位机实现全自动化数据获取，能够快速、连续、准确地监测地表大面积浸水条件下黄土体内部水分竖向、侧向运移速度和土层含水状态，从而为黄土湿陷性评价及湿陷范围、湿陷时间预警提供准确可靠的参数。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以解决：

一种黄土场地浸水条件下土体内部水分运移监测系统，包括电源、上位机、多个孔隙水压力传感器、多个土壤水分传感器、至少一台微电压采集器、至少一台电流采集器；其中，每个孔隙水压力传感器的输出端连接微电压采集器的输入端，每个土壤水分传感器的输出端连接电流采集器的输入端，微电压采集器和电流采集器的输出端分别连接上位机；电源连接孔隙水压力传感器、土壤水分传感器、微电压采集器、电流采集器及上位机为其供电。

所述孔隙水压力传感器用于实时采集黄土场地浸水条件下土体内部的孔隙水压力数据，所述土壤水分传感器用于实时采集黄土场地浸水条件下土体内部的土壤水分数据，采集到的数据分别发送到微电压采集器和电流采集器，微电压采集器和电流采集器将数据发送到上位机，上位机用于存储并显示接收到的数据。

进一步的，所述孔隙水压力传感器包括不锈钢质的盒体、电阻应变片、接线板和透水石材质的顶盖，为防止盒体受到腐蚀盒体底面有镀锌层，盒体内固定有由电阻应变片组成的桥式电路和接线板，电阻应变片组成的桥式电路紧贴盒体内底面，所述接线板位于电阻应变片组成的桥式电路的上方；电阻应变片组成的桥式电路通过接线板由信号线引出盒体，出线处用环氧树脂密封，盒体顶部安装透水石顶盖封闭盒体。

进一步的，所述土壤水分传感器采用FDS系列水分传感器，其由金属探针、频域反射功能电路以及传感器尾线组成，金属探针连接频域反射功能电路的输入端，频域反射功能电路的输出端连接传感器尾线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型采用多个土壤水分传感器，能够实现浸水条件下浸水坑附近土层含水量变化的自动采集和存储，采集速度快且全自动化，采样速度可达每秒0.5秒/次，并可以根据土层含水量变化情况对数据采集密度和精度进行适时动态调整。相比于现有的试验过程中人工钻探取土测量含水量技术，本实用新型更加精确、经济和快捷，并可用于长期观测。

(2)本实用新型的系统结构简单，操作简单，安装、使用方便。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图。

图2是孔隙水压力传感器的结构示意图。

图3是土壤水分传感器结构示意图。

图4是U形铁杆示意图。