[发明专利]一种测试饱和土样含水率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土实验技术领域，具体涉及一种测试饱和土样含水率的方法。

背景技术

在岩土工程实验过程中，测量土样的含饱和水率显得极其重要，它是后续实验的基础。饱和土指的是孔隙内被水充满的土，这类土的含水量较高，采用传统的烘干法比较费时，且内部的水分不易烘干。饱和土与非饱和土的差别在含水率上，含水率这一指标反应的是土样的干湿程度，通常需测其水的重量和干土的重量。

含水率是土样的一个重要指标，直接影响土的抗剪强度和压实度，能够准确又简便测量土的含水率对工程有着重要意义。目前常用的测量方法有烘干法和酒精燃烧法。烘干法需要时间太长，尤其是当土样含水量达到饱和，效率比较低，当土样较大时，土体内部不易烘干，对于现场快速的要求不能满足。酒精燃烧法同样也是需时较长，且酒精燃烧会产生水分而被土样吸收，使得测量结果不准确。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是：一种可以快速测量饱和土含水率的测试方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种测试饱和土样含水率的方法，包括如下步骤：

S1：制备土样，称取土样，土样的质量为M；

S2：测量电路

S2a：将土样制成与导电试样室尺寸相同的形状，将该土样放入导电试样室内，然后将导电试样室的两端加盖密封；

S2b：加盖密封后的导电试样室、电源和可调电阻器形成的闭合回路即测量电路，该测量电路还包括串联在闭合回路中的电流表和并联在导电试样室两端的电压表；

S3：测量：

S3a：调节可调电阻器，可调电阻器的阻值每调节一次，记录一次电压表和电流表的读数，记录的数据拟合成形如：U＝kI；

其中，k表示土样中孔隙水的电阻值，U表示导电试样室两端的电压，I表示流经导电试样室的电流；

S3b：计算土样中孔隙水的等效截面积，土样中孔隙水的电阻值

其中，C表示土样中孔隙水的电导率，S表示土样中孔隙水的等效截面积， L表示导电试样室的长度；

S3c：计算土样中孔隙水的体积V＝SL；

S3d：计算土样中孔隙水的质量m＝ρ_水V；

S3e：利用土样的质量M和测得水的质量m可计算出饱和土样的含水率，

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

本发明基于饱和土中水是连通的，两端通电会有电流通过的电学原理，结合水的导电率到水的体积和质量，可快速、方便的测量饱和土的含水率，操作简单。避免了传统的多次称量、烘干等繁琐操作，可操作性较强，可大大降低成本。

附图说明

图1-本发明检测电路的原理图。

图2为本发明中一种导电试样室的立体图。

图3为图2中导电试样室的横断面图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

参见图1，一种测试饱和土样含水率的方法，包括如下步骤：

S1：制备土样，称取土样，土样的质量为M，饱和土样放入导电试样室前先称其重量，记录下天然状态下土样的质量，该质量包括土样中的干土质量和土样中的所含水分的质量。

S2：测量电路

S2a：将土样制成与导电试样室尺寸相同的形状，将该土样放入导电试样室内，然后将导电试样室的两端加盖密封；导电试样室可以采用导电性能好的铜管，外形呈圆柱形，圆柱形试样室底面圆直径φ＝75mm，长为120mm，为确保土样完全充满试样室，制作土样的尺寸要与试样室尺寸一致，从而能将其与导电试样室密实贴合，保证良好的导电性能。

S2b：加盖密封后的导电试样室、电源和可调电阻器形成的闭合回路即测量电路，该测量电路还包括串联在闭合回路中的电流表和并联在导电试样室两端的电压表；电流表和电压表分别用于测量通过土样的电流和电压。导电试样室的电阻非常小忽略不记。可调电阻器有两个作用：一是在电路接通的时候有保护电路的作用，使得通过电压表和电流表的电压和点流不至于太大，避免损坏仪器，其二是通过调节电阻器，通过土样的电压和电流随之发生改变，可测量多组不同的值。记录测量的每组电压和电流值，用所测得的数据拟合成一条直线，直线的斜率代表了土中孔隙水的电阻。

S3：测量：

S3a：调节可调电阻器，可调电阻器的阻值每调节一次，记录一次电压表和电流表的读数，记录的数据拟合成形如：U＝kI；避免一次测量出现偶然误差；