[发明专利]一种土体含水率的快速原位测试试验装置和方法

说明书

本发明公开了一种土体含水率的快速原位测试试验装置，包括土体含水率速测仪，土体含水率速测仪包括称量装置，称量装置的上方放置盛料套管，盛料套管内放置土体，盛料套管设置在真空干燥腔内，真空干燥腔连通真空泵，并通过真空泵抽出空气和水蒸气，真空干燥腔连接微波发射装置，微波发射装置向真空干燥腔内发射微波干燥土体，真空干燥腔内设有远红外测温装置，远红外测温装置监控土体的干燥温度。本发明还公开了一种土体含水率的快速原位测试试验方法。本发明利用真空降压和微波加热使得干燥过程的温度在45℃以下，保证土体内热敏性物质如结合水、有机质的稳定，在有效缩短干燥测量时间的基础上实现了含水率测试的精确性。

技术领域

本发明涉及土木工程和地质工程勘察技术领域，尤其涉及一种土体含水率的快速原位测试试验装置和方法。

背景技术

土体含水率反映了土的干湿状态，是土的基本物理性质指标之一，一般定义为土壤中自由水的质量与剩余固体物质质量的比值。地质工程领域中土体含水率的准确测试对工程的性质评价、水循环条件研究、边坡稳定性分析以及路基的压实质量控制等方面都有非常重要的意义。

经过多年的快速发展，其基于不同方法原理所得到的精度和适用条件差异很大。常用的含水率测试的方法主要分为直接式和间接式，其中间接式诸如：电阻法、张力计法和干湿度计法等，此类装置原理型号众多，但因不是直接的测量方式而误差较大。直接式土体含水率测试方法主要可以分为五种：1、除水称重法，例如烘干法、酒精燃烧法、微波法、碳化钙减量法、炒干法；2、介电常数法，例如时域反射技术(TDR)、频域反射技术(FDR)；3、放射性物质法，例如：中子法、γ射线法；4、非接触测量法，例如红外遥感法、探地雷达法等。在上述诸多方法之中，常用的方法为烘干法、电阻法、TDR。其中电阻法因精度差已被淘汰；TDR法操作简便，可连续测量，最适用于现场，但其电路复杂，设备较昂贵，而且介电常数与含水率之间的关系需要依照具体情况进行标定才能得到更高的精度；烘干法的核心思想是除水称重，作为目前规范中测定土体质量含水率的标准方法，其测试结果准确，但也存在效率较低、较大土样内部不易烘干、异位实验误差等问题，不能满足现场测试快速便捷的要求。现有的微波干燥技术虽也被应用于土体的含水率测试，但其加热方式迅速，破坏了土体内的有机质和结合水，使其值一般较烘干法偏高。

在测量精度上，除水称重具有其它方法不可比拟的优势，因此以它作为设计思路，在考虑土壤本身物理化学性质的基础上，研究和设计一套适合于工程地质勘查领域的结构简单、设计合理、技术成熟、高精度、快速的土壤含水量原位测试方法及相关设备既为工程必需，也是一项关键技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种结构简单、设计合理、高精度的土体含水率的快速原位测试试验装置和方法。

本发明的实施例提供一种土体含水率的快速原位测试试验装置，包括土体含水率速测仪，所述土体含水率速测仪包括称量装置，所述称量装置的上方放置盛料套管，所述盛料套管内放置土体，所述盛料套管设置在真空干燥腔内，所述真空干燥腔连通真空泵，并通过真空泵抽出空气和水蒸气降压，所述真空干燥腔连接微波发射装置，所述微波发射装置向真空干燥腔内发射微波干燥土体，所述真空干燥腔内设有远红外测温装置，所述远红外测温装置监控土体的干燥温度。

进一步，所述真空泵通过抽气管连通真空干燥腔，所述抽气管的一端连通真空泵的上方，所述抽气管的另一端连通真空干燥腔的上方，所述真空泵上设有出气口，所述真空泵通过抽气管抽出真空干燥腔内的空气和水蒸气，再通过出气口将真空泵内的空气和水蒸气抽出。

进一步，所述出气口上设有漏能抑制器，所述漏能抑制器防止微波泄漏。

进一步，所述土体含水率的快速原位测试试验装置还包括计算机和直流电源，所述直流电源内设有逆变器，所述逆变器将直流电转变为交流电供给土体含水率速测仪和计算机，所述土体含水率速测仪连接计算机，所述计算机储存和处理土体含水率速测仪的测定结果。