[发明专利]一种多电极测试土体电阻率的室内试验装置及方法

说明书

本发明公布了一种多电极测试土体电阻率的室内试验装置及方法，该土体电阻率室内试验装置由多电极电阻率盒和电阻率探针两部分组成，其中电阻率盒为有机玻璃制成的中空立方体，立方体的6个面上分别均匀设置有3个相同的铜电极，共计18个铜电极，相互对应的铜电极两两相连，组成相应的电路回路。电阻率探针的顶部为顶帽螺母，顶帽螺母下方连接有不锈钢探杆，不锈钢探杆下方依次设置有橡胶环、铜环电极(601)、铜环电极(602)、铜环电极(603)和铜环电极(604)，电阻率探针的底部为不锈钢锥形探头，4个铜环电极通过传输电缆连接成独立串联的电路，通过测试电流流经土体时的电压变化，获得土的电阻率值。

技术领域

本发明涉及一种多电极测试土体电阻率的室内试验装置及方法，属于岩土工程测试领域中的一种用于土体电学特性测试的装置。

背景技术

应用电阻率测试技术解决岩土工程与环境问题是近年来学科交叉发展形成的前沿研究领域，已经引起工程师们的密切关注。电阻率是表征土体电学特性的固有物性参数之一，受众多因素的影响显著，如含水量、饱和度、孔隙率和压实度等。岩土工程师们常用电阻率值的变化来评价与估算土体的一些状态参数。在环境岩土工程领域，土的电阻率值还可用来定量评价污染土的污染程度与工程性质。土的电阻率实际上就是当电流垂直通过边长1m的立方体土体时所呈现的电阻大小，单位是Ω·m。测试土体电阻的技术主要有两类：原位测试技术，如电阻率层析成像技术、电阻率静力触探技术等；室内测试技术，如“两电极法”、“四电极法”等。就室内电阻率测试技术而言，虽然“两电极法”和“四电极法”均可获得土的电阻率值，但仍存在测试不稳定、测试精度较低等局限性。因此，土体电阻率的测试技术仍需进一步的完善和提升。

目前，岩土工程领域对于土体电阻率测试的主流技术是电阻率静力触探技术(现场)和“四电极法”技术(室内)，电阻率静力触探技术主要应用于工程现场，“四电极法”技术在室内精确测试各种类型的重塑土或人工材料时，显得较为“吃力”。基于此，本发明在现有“四电极法”技术的基础上，结合电阻率静力触探技术，提出一种新型的测试压实土体电阻率的室内试验装置，即：多电极电阻率盒联合电阻率探针装置，利用此装置可以针对多种类型的原状土、压实土和人工材料等进行电阻率测试，具有精度高、操作简单、便捷有效等特点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对国内现有“两电极”、“四电极”等电阻率测试技术难以精确测定不同压实状态土体电阻率的局限性，提出一种可用于岩土工程、环境工程领域的多电极测试压实土体电阻率的室内试验装置及方法。利用该电阻率测试装置，可精确测定不同状态土体的电阻率，实现土体电学特征的有效分析与评价。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多电极测试土体电阻率的室内试验装置及方法，所述的测试土体电阻率的室内试验装置由多电极电阻率盒和电阻率探针两部分组成，该电阻率盒为有机玻璃制成的中空立方体，立方体的6个面上分别均匀设置3个相同的铜电极，共计18个铜电极，相互对应的铜电极两两相连，组成相应的电路回路；电阻率探针的顶部为顶帽螺母，顶帽螺母下方连接有不锈钢探杆，不锈钢探杆下方依次设置有橡胶环和铜环电极，电阻率探针的底部为不锈钢锥形探头，4个铜环电极通过对应的传输电缆连接成相互独立串联的电路，通过测试电流流经土体时的电压变化，获得土的电阻率值。

进一步，所述的有机玻璃制成的中空立方体的边长为17cm，有机玻璃的厚度为1cm，中空立方体内填充压实土样的尺寸为：长15cm、宽15cm、高15cm。

进一步，所述的铜电极的长度为12.5mm，直径为2.5mm，沿电阻率盒每个面的中心线布置，两相邻铜电极间距为5cm，测试电阻率时应完全插入土中并与土体接触完全。

进一步，所述的电阻率探针长度为15cm，直径为18mm；外侧两个铜环电极为电流电极，内侧两个铜环电极为电压电极，铜环电极宽度为5mm，呈等间距排列，间距为25mm；不锈钢锥形探头的锥角为60°，锥底截面直径为18mm。