[发明专利]一种多功能非饱和土原位基质吸力测量仪

说明书

本发明适用于土质检测设备相关技术领域，提供了一种多功能非饱和土原位基质吸力测量仪，所述多功能非饱和土原位基质吸力测量仪包括PC端、电缆、数据采集器、供电装置、信号增稳装置、以及热导吸力传感器，其中所述PC端、电缆、数据采集器、供电装置、信号增稳装置、以及热导吸力传感器通过电缆连接，所述热导吸力传感器包括电路底板和可拆卸探针，本发明旨在提供一种测量精确，操作简单，易于携带，功能丰富的原位基质吸力测量仪。

技术领域

本发明涉及土质检测设备相关技术领域，具体是一种多功能非饱和土原位基质吸力测量仪。

背景技术

岩土工程施工过程中遇到的土体大都处于非饱和状态，如边坡工程，基坑工程，路基工程等。基质吸力能够反映非饱和土的变形性质，力学性质和渗透性质。为避免以上工程因前期勘察设计的不充分、不准确导致的工程地质灾害，需要准确测得非饱和土的基质吸力以分析其力学特性，因此基质吸力的准确测量在岩土工程中是至关重要的。

由于土壤在非饱和状态下水分迁移缓慢，需要很久才能达到水气平衡状态，因此测量非饱和土基质吸力是一个耗时且麻烦的过程。目前基质吸力的测量方法以室内试验居多，如压力板法，滤纸法等。室内实验能准确得到土壤的基质吸力，但实验土样在运输过程中容易受到扰动，且室内实验需要较高的操作规范，实验周期长，因此室内实验结果难以应用到实际工程中。张力计法能准确、有效测量土壤原位基质吸力，但量程有限，具有一定的局限性。因此，针对以上现状，迫切需要提供一种多功能非饱和土原位基质吸力测量仪，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种多功能非饱和土原位基质吸力测量仪，旨在解决以下问题：现有测量方法存在功能单一，测量不够精准，耗时长，操作复杂以及不便于携带等问题。

本发明实施例是这样实现的，一种多功能非饱和土原位基质吸力测量仪，所述多功能非饱和土原位基质吸力测量仪包括：PC端、电缆、数据采集器、供电装置、信号增稳装置、以及热导吸力传感器，其中所述PC端、电缆、数据采集器、供电装置、信号增稳装置、以及热导吸力传感器通过电缆连接，所述热导吸力传感器包括电路底板和可拆卸探针。

作为本发明进一步的方案：所述PC端用于处理数据采集器上传的温度数据。

作为本发明进一步的方案：所述可拆卸探针为金属探针或陶瓷探针，所述金属探针用于土壤热导率及热扩散系数测量，所述陶瓷探针用于土壤基质吸力测量。

作为本发明进一步的方案：所述陶瓷探针包括金属探针和陶瓷套管，所述金属探针和所述陶瓷套管之间通过导热硅脂填充，且陶瓷套管两端由环氧树脂胶结封隔。

作为本发明进一步的方案：所述可拆卸探针内部依次设置有第一隔热层、第一温度传感元件、第二隔热层、微型加热器、第三隔热层、第二温度传感元件、第四隔热层以及圆锥尖头，所述第一温度传感元件、微型加热器、第二温度传感元件以及电缆之间通过电路底板连接；

所述第一隔热层和第二隔热层用于隔离第一温度传感元件，所述第三隔热层和第四隔热层用于隔离第二温度传感元件；

所述圆锥尖头设置于所述可拆卸探针顶端。

作为本发明进一步的方案：所述信号增稳装置包括信号增强装置和恒流调节器，所述信号增强装置包括隔离放大器和滤波器；

所述信号增强装置与所述恒流调节器相配合的方式实现稳定系统运行、优化输出信号；

所述隔离放大器用于实现对温度信号的放大并隔离处理。

作为本发明进一步的方案：所述数据采集器包括传感器数据接口、UCB接口、RS接口以及电源接口。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果：

本发明已率定好陶瓷套管的热导率与土壤基质吸力的关系，在各个土壤吸力范围内均能产生合理、可靠的测量结果，测量区间广；