本發(fā)明涉及土壤含水率測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及土體、邊坡等線路工程中結(jié)構(gòu)物含水率監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對交通運輸業(yè)的依賴日益加深。近年來，高速鐵路、高速公路等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日益增多。在項目建設(shè)過程中，許多工程遇到了水害的問題。例如，在鄭-西高鐵建設(shè)中，出現(xiàn)黃土路堤在降雨后發(fā)生濕陷的現(xiàn)象，造成線路下沉。在秦-沈客專的建設(shè)過程中，土體出現(xiàn)了大量的凍害問題。因此，測試土中含水量分布、水分遷移規(guī)律對土體病害的預(yù)防有著極為重要的意義。

使用傳統(tǒng)烘干法測定土體內(nèi)部含水量時，由于取樣的限制，很難取得1m以下的土樣，對于長期頻繁監(jiān)測而言更是難以實現(xiàn)。如今研究者們提出利用土壤水分傳感器進(jìn)行測定，如：時域反射法(tdr)，石膏法，紅外遙感法，頻域反射法/頻域法(fdr/fd法)，滴定法，電容法，電阻法，微波法，中子法，karlfischer法，γ射線法和核磁共振法等。具有一次埋設(shè)，后期測試方便快捷，而且可以同時測得不同深度含水量的優(yōu)勢。但是，水分傳感器在后期使用過程中遇到了很多問題：

1.通過土壤水分傳感器測量得到的含水量均為體積含水量而非工程中所要求的重量含水量，在應(yīng)用時需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但是傳感器在不同的工作環(huán)境時體積含水量和質(zhì)量含水量所對應(yīng)的關(guān)系有很大的差別。例如，tdr在高塑性土土體含水率監(jiān)測中，重量含水量＝(水的密度/土的干密度)×體積含水量，而tdr在高鹽分環(huán)境下測試含水率中，質(zhì)量含水率＝體積含水率/土的密度。

2.水分傳感器主要是利用土樣的介電常數(shù)、磁導(dǎo)率或電容與土樣含水量之間的關(guān)系，間接獲得土樣含水率，從傳感探針到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊之間傳輸?shù)氖鞘治⑷醯哪M量，輸出的電信號十分容易受到溫度、鹽分、外界信號等客觀因素的干擾。

3.在深處設(shè)置的水分傳感器損壞后無法取出更換，可能會引起監(jiān)測方案數(shù)據(jù)的缺失。而且在課題結(jié)束后儀器往往不會取出，勢必會有大量傳感器探頭、金屬連線留在土壤中造成長期重金屬、塑料等污染。

4.水分傳感器外露的鋼針長期與土接觸產(chǎn)生作用的相互作用可能會是實際含水率與輸出電信號之間的對應(yīng)關(guān)系發(fā)生改變。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡易、快捷、經(jīng)濟(jì)的土體內(nèi)部含水量的測定方法。使用所該方法可以有效解決用烘干法測試路堤含水量時無法頻繁取到超過一定深度土樣的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

土體內(nèi)部含水率測試方法，其特征在于該測試方法步驟如下：

(1)、在土體面指定位置鉆孔，成孔到方案預(yù)定的深度，在成孔取土過程中，用管材沿深度方向每取出10-20cm土立即放入密封的塑料袋中，并扎緊袋口，取出土的總質(zhì)量用m表示，按照以下公式將土分為a、b兩組，且分別用ma、mb表示a、b兩組土的質(zhì)量，管材截面積設(shè)為s1，成孔截面面積為s，

(2)、截取長度大于成孔深度10cm的管材，預(yù)留出10cm作為日后測試拔管材的手柄，根據(jù)方案中含水率所需測定深度，在管材相對位置利用電鉆打一個直徑為1.5-2.0cm的圓孔，自圓孔上、下各10-15cm的范圍內(nèi)，在不過于削弱管材的強(qiáng)度的前提下盡可能增多成孔數(shù)量；

(3)、將取出的b組土按照原先取出的相應(yīng)位置順序一一對應(yīng)全部填充至管材中；

(4)、將填充好的管材放到之前打好的孔中，依舊如步驟3將a組土按原先對應(yīng)的位置填充到管材與孔壁之間，在每袋土回填過程中，利用做好標(biāo)記的長木棍進(jìn)行沖壓，保證土回填后依舊是原先高度；

(5)、每次測試時，將管材拔出，把管材上預(yù)留直徑1.5-2.0cm孔處的土取出放入帶蓋的小鋁盒中，利用烘干法測得含水率，即完成含水率測定；

(6)為實現(xiàn)周期性連續(xù)測試，將取土后的管材垂直豎起，通過向下沖震的方式使取土后留下的孔被其上面的土充填，然后再管材頂將管材中土填滿；

(7)用與管材直徑相匹配的洛陽鏟鏟頭進(jìn)行清孔，一直清到孔底原先的位置，將管材垂直插入原孔，為使管材外壁與外壁土緊密接觸，將管壁與孔壁之間的縫隙用步驟(6)清孔的土沿進(jìn)行填充，直至填滿為止。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案取得的技術(shù)進(jìn)步是：與水分傳感器相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢:

1.與水分傳感器相比本發(fā)明造價極低，例如測試0-4m范圍內(nèi)每0.5米的含水率，使用時域反射法(tdr)則需要8個，每個市價2000元，一個測試孔需要16000元。使用價格相對低廉的頻域反射法/頻域法(fdr/fd法)，每個市價350元，一個測試孔則需要2800元。本發(fā)明裝置使用ppr管材，市價每米10元，每個測試孔則需要40元，與水分傳感器相比本裝置造價優(yōu)勢明顯。

2.直接通過烘干法得到工程中所需要的重量含水量，避免了水分傳感器在不同工作環(huán)境下質(zhì)量含水量與體積含水量不一一對應(yīng)的弊病。

3.受外界影響因素小。本裝置不涉及信息、信號的轉(zhuǎn)換與傳遞問題，避免了電信號受電池電量、外界溫度、其他信號等因素的干擾。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-管內(nèi)填土，2-直徑為5cm的ppr管材，3-孔內(nèi)回填土，4-土體，5-直徑為1.5cm取土孔，6-直徑為0.6cm的水氣平衡孔。

具體實施方式

(1)在土體面指定位置鉆孔，成孔深度為3m。在成孔孔取土過程中，用管材沿深度方向每取出10cm土立即放入密封的塑料袋中，并扎緊袋口。設(shè)所取出10cm土的總質(zhì)量用m＝2.0kg，按照以下公式將土分為a、b兩組，且分別用ma、mb表示a、b兩組土的質(zhì)量，管材截面積設(shè)為s1，成孔截面面積為s。

(2)截取長度為3.1m的ppr管材(預(yù)留出10cm作為日后測試拔管的手柄)，根據(jù)方案中含水率所需測定深度，在ppr管材相對位置(0.5m、1.0m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m)利用電鉆打一個直徑為1.5cm的圓孔，自圓孔上、下各10cm的范圍內(nèi)進(jìn)行打孔(目的:利于管內(nèi)外土體進(jìn)行水熱交換)，在不過于削弱管材的強(qiáng)度的前提下盡可能增加成孔數(shù)量；

(3)將取出的b組土(mb＝0.005kg)按成孔時取出的相應(yīng)位置(順序)一一對應(yīng)全部填充至ppr管中；

(4)將填充好的ppr管放到之前打好的孔中，依舊如步驟3將a組土(mb＝1.995kg)按原先對應(yīng)的位置填充到ppr管與孔壁之間，在每袋土回填過程中，利用做好標(biāo)記的長木棍進(jìn)行沖壓，保證土回填后依舊是原先高度；

(5)每次測試時，將ppr管拔出，把管上預(yù)留直徑1.5cm孔處的土取出放入帶蓋的小鋁盒中，利用烘干法測得含水率，完成含水率測試；注：以上步驟已完成含水率測試，應(yīng)按照以下步驟將裝置恢復(fù)原狀，為下次測試做準(zhǔn)備。

(6)為實現(xiàn)周期性連續(xù)測試，將取土后的ppr管垂直豎起，通過向下沖震的方式使取土后留下的孔被其上面的土充填，然后再管頂將管中土填滿；

(7)用直徑為5cm的洛陽鏟(洛陽鏟鏟頭與管材直徑相匹配)進(jìn)行清孔，一直清到孔底原先的位置，將管垂直插入原孔，為使管外壁與外壁土緊密接觸，將管壁與孔壁之間的縫隙用步驟(6)清孔的土沿進(jìn)行填充，直至填滿為止。