[发明专利]路基含水率实时连续智能测试系统及方法

说明书

本发明公开一种路基含水率实时连续智能测试系统及方法，该测试系统基于电阻率理论，并和轮式机械装配以检测路基含水率，所述轮式机械包括有滚轮，所述测试系统包括：至少一组电极，一组电极包括四个探针，所述四个探针的检测部位呈直线排列、等间距地设置于所述滚轮上，且所述四个探针的检测部位的排列方向和所述滚轮的轴线平行；数据集成装置，与所述四个探针分别连接，用于数据计算、分析和传输；电源，与所述数据集成装置连接，用于提供工作电流。本发明能够实现信号的自动采集、路基土的无损检测以及含水率的动态测试。

技术领域

本发明涉及土壤含水率测试技术领域，特别涉及路基含水率测试。

背景技术

路基指的是按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物，是铁路和公路的基础，路基是用土或石料等修筑而成的线形结构物。从材料上分，路基可分为土路基、石路基、土石路基三种。

在路基压实过程中填料的含水量是影响路基整体质量的一项重要指标，也对研究压实土的复杂特性具有深远的意义。现有路基智能压实体系是以路基结构与压路机滚轮间的振动响应机制为基础，通过测得路基土的压实力学特性，实现路基压实质量控制的目标。然而在路基压实过程中，填料的含水率也对压实质量起着不可或缺的作用，所以有必要建立一种实时连续路基含水率智能测试体系，这对完善路基智能压实体系具有极为重要的价值。

测量土体含水率的方法分为直接测量方法和间接测量方法。直接测量方法包括烘干法、酒精燃烧法等，这些传统的测量方法无法连续动态检测，并且测量范围较为局限，所以在路基压实过程中泛用性不强；间接测量方法是通过测量影响土体含水率的某一间接变量，并建立这一变量与含水率之间的理论联系，从而得到含水率。这些方法包括中子放射法、时域反射计法、地质雷达法、电阻率法等。中子放射法、时域反射计法在测量土体含水率时，由于精度要求较高，传感器需专业人员重复校准，并且测量范围较小，所以现场实用性较为局限。地质雷达探测技术在现场会表现出灵敏度不高，含水率测量结果可视效果不佳等缺点，导致此技术难以在工程中应用推广。

鉴于此，有必要开发一种能够实时、连续、精确测量路基含水率的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种路基含水率实时连续智能测试系统及方法，以实时、连续、精确测量路基含水率。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供如下技术方案：

一种路基含水率实时连续智能测试系统，基于电阻率理论，并和轮式机械装配以检测路基含水率，所述轮式机械包括有滚轮，所述测试系统包括：至少一组电极，一组电极包括四个探针，所述四个探针的检测部位呈直线排列地设置于所述滚轮上，且所述四个探针的检测部位的排列方向和所述滚轮的轴线平行；数据集成装置，与所述四个探针分别连接，用于数据计算、分析和传输；电源，与所述数据集成装置连接，用于提供工作电流。

另一方面，本发明提供如下技术方案：

一种路基含水率实时连续智能测试方法，应用于所述的测试系统，包括以下步骤：当一组电极接触土体时，随压路机滚轮行进，一组电极中的探针a、探针b、探针c、探针d接触不同含水率的路基土，探针a、探针d与恒流源连接，通过数据集成装置测得探针c、探针d之间的电压Ubc和标准电阻Rs的两端电势差Us，由此可以计算出测试电阻：

根据公式得：

dab、dbc分别为探针a和探针b之间、探针b和探针c之间的距离，dab＝dcd＝ndbc，其中n取正整数；计算出路基土的电阻率ρ；根据预先标定的土体电阻率与含水率的对应关系确定路基土的含水率，从而获得路基任意位置土体的含水率。