[发明专利]通过测量电阻率确定冻土未冻水含量的方法

摘要

本发明提供一种通过测量电阻率确定冻土未冻水含量的方法，该方法包括步骤有利用PVC塑料管制备圆柱形饱和土样；分别确定饱和土样中土颗粒、孔隙水所占的体积；确定饱和土样中土颗粒、孔隙水所占的横截面面积；将饱和土样置于低温试验箱内冷冻后在圆柱形饱和土样的上下两个圆面均匀涂抹后万用表测定圆柱形饱和土样的电阻；计算饱和土样在各温度下的电阻率；将测定完的饱和土样置于烘箱烘干确定烘干后饱和土样的电阻及计算烘干后饱和土样的电阻率；计算饱和土样未冻水体积直至计算得到未冻水含量。有益效果是该方法可获取不同负温下的冻土未冻水含量，计算结果准确可靠，该方法的测试误差在2.4％以内，保证了冻土未冻水测试的准确性，能够为冻土工程施工中的温度场计算提供便利。

主权项

一种通过测量电阻率确定冻土未冻水含量的方法，该方法包括以下步骤：1)利用PVC塑料管制备半径为r，高度为h的圆柱形饱和土样，所述饱和土样的干密度为ρd；2)分别利用式(1)和式(2)确定饱和土样中土颗粒、孔隙水所占的体积Vs、Vw，式(1)和式(2)分别为：Vs=ρd·πr2·hds---(1)]]>Vw＝πr2·h‑Vs                 (2)式(1)和式(2)中，ρd为饱和土样干密度；π为圆周率；r为饱和土样半径；h为饱和土样高度；ds为饱和土样中土颗粒的相对密度；3)利用式(3)和式(4)确定饱和土样中土颗粒、孔隙水所占的横截面面积Ss、Sw，式(3)和式(4)分别为：Ss=ρd·πr2ds---(3)]]>Sw＝πr2‑Ss                  (4)式(3)和式(4)中，ρd为饱和土样干密度；π为圆周率；r为饱和土样半径；ds为饱和土样中土颗粒的相对密度；4)将饱和土样置于低温试验箱内冷冻24h后取出，在圆柱形饱和土样的上下两个圆面均匀涂抹一层石墨，将铜片布置在石墨上，而后万用表测定圆柱形饱和土样的电阻R；5)利用式(5)计算饱和土样在各温度下的电阻率ρ，式(5)为ρ=RSh---(5)]]>式中，ρ为圆柱形饱和土样的电阻率；R为圆柱形饱和土样的电阻，依据步骤4)测试获取；S为圆柱形饱和土样的截面面积，可依据πr2计算得到，其中r为饱和土样半径；h为饱和土样高度；6)将测定完的饱和土样置于烘箱烘干，利用步骤4)所述的方法确定烘干后饱和土样的电阻Rs，利用式(6)计算烘干后饱和土样的电阻率ρs，式(6)为：ρs=RsSsh---(6)]]>式中，ρs为烘干后饱和土样的电阻率；Rs为烘干后饱和土样的电阻；Ss为烘干后饱和土样的截面面积，可依据式(3)计算得到；h为烘干后饱和土样高度；7)饱和土样未冻水体积含量Vu依据式(7)进行计算，式(7)为：Vu=Swh=ρsρwρiS-ρρwρiSs+ρρsρwSs-ρρsρwSρρsρi-ρρsρwh---(7)]]>式中，ρs、ρw、ρi、ρ分别表示饱和土样中土颗粒、孔隙水、孔隙冰、饱和土样的电阻率，其中ρ、ρs依据式(5)和式(6)确定，ρw、ρi依据规范取值；Ss、Sw分别表示饱和土样中土颗粒、孔隙水的横截面积，可依据式(3)计算得到；h为饱和土样高度；8)未冻水含量Mu依据式(8)计算得到，式(8)为：Mu=ρdwVuρd·πr2·h×100---(8)]]>式中，ρdw为饱和土样中孔隙水的密度；Vu为饱和土样未冻水体积含量，依据式(7)计算；ρd为饱和土样的干密度；π为圆周率；r为饱和土样半径。