[发明专利]一种冻土冻结深度测量装置及其测量方法

说明书

本发明涉及一种冻土冻结深度测量装置及其测量方法，其特点是：它包括外管、内管和测量溶液，所述外管为底端封堵的空心管状体，所述内管为透明空心管状体，内管穿装在外管内且滑动连接，所述测量溶液盛装于内管中，内管顶端和底端以密封圈封堵。测量方法是：开挖深度到达冻土层以下的深坑；将外管竖直置入深坑；完全回填外管与土壤之间的缝隙；向内管注入测量溶液，密封内管的管口以防测量溶液流失，然后将内管穿装在外管内；取出内管观察测量溶液的变色段高度，判断出冻土冻结深度；将管盖同时扣盖在外管和内管上端；再次测量时，打开管盖，取出内管，观察测量溶液的变色段高度，即可准确的判断出冻土冻结深度。

技术领域

本发明属于土木工程领域，尤其涉及岩土技术领域，是一种冻土冻结深度测量装置及其测量方法。

背景技术

中国冻土分布广泛，多年冻土和季节性冻土具有显著的年内变化特征，对生态环境和结构安全有着很大的影响。随着全球变暖，寒区永冻层逐渐融化、土壤温度升高，进一步影响土壤的冻结深度和冻融循环过程。而对于冻融循环作用的研究，仅集中在近几年，且仍具有许多不确定性。另外，我国幅员辽阔，不同区域环境差异较大。所以，在明确季节冻土冻结深度变化规律的基础上，冻土冻结及融化深度准确而方便的测量至关重要。

近年来，常通过钻探技术获取冻土厚度，主要包括两种方法:一、通过直接观察钻孔岩芯的含冰状况和冷生现象来判断是否达到多年冻土下限。二、通过钻孔内的温度测量，利用地温梯度判别多年冻土下限。第一种方法的前提是，钻孔深度必须足够大能够贯穿多年冻土层，同时由于钻机钻进过程中，摩擦生热使地下冰融化，冻土与融土界限变得模糊，而导致下限识别率较低，尤其是当多年冻土下限埋深大于地表下基岩的埋藏深度时，该方法不再适用；并且钻探获取的岩芯为一次性，每测量一次多年冻土下限都需要进行钻探获取岩芯。第二种方法则不会产生类似的问题，但是所得的结果也只是通过判断得到的，难免会有误差，不是很精确。除此之外还有利用直接挖掘法，用铁锹和十字镐挖至冻土层结束，再用钢卷尺测量厚度，此方法费力，不适用于较深的冻土层。

目前，开发一种简单可靠、方便操作的冻土冻结深度测量装置已是土木工程领域急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、安全可靠、能够准确测量冻土冻结深度的冻土冻结深度测量装置及其测量方法。

本发明解决技术问题采用的方案之一是：一种冻土冻结深度测量装置，其特征是：它包括外管、内管和测量溶液，所述外管为底端封堵的空心管状体，所述内管为透明空心管状体，内管穿装在外管内且滑动连接，所述测量溶液盛装于内管中，内管顶端和底端均以密封圈封堵，以防止测量溶液流失，避免雨水和外环境的集水进入内管。

所述内管穿装在外管内后，内管的管口高于外管的管口，以便于取出内管。

所述内管的管壁设置包括0线在内的刻度线。

所述内管为透明的合成树脂管或有机玻璃管。

所述外管设置水准泡，以利于判定外管安装的准确性，所述水准泡为高度透明的高精度玻璃长水泡，水准泡设置于所述外管的侧壁且靠近所述外管的管口。

所述外管为导热系数为0.325w/m.k的合成树脂管。

在外管的管壁、水准泡下方设置0线，外管的0线与内管的0线齐平。

所述冻土冻结深度测量装置还设置定位件，定位件设置于外管的管底。

所述冻土冻结深度测量装置还设置管盖，管盖同时扣盖在外管和内管上端，以防止雨水和外环境的集水进入外管内。

所述测量溶液为亚甲蓝水溶液，亚甲蓝水溶液的液面低于外管的管口。

本发明解决技术问题采用的方案之二是：一种冻土冻结深度测量方法，其特征是：包括以下步骤：