CN102087093A - 一种土体裂隙深度的探测方法和探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种土体裂隙深度的探测方法，包括如下步骤：在待测土体中分层布置成对的电极；利用电导仪分别测量每层土体中成对电极间的电导值；在各层土体中成对电极间钻孔后灌水，并使用电导仪定期测量成对电极间的电导值；根据前述测得的灌水前后的每对电极间的电导值，绘制不同时刻土体电导值随深度变化的曲线图，根据电导值的变化情况得到裂隙的深度，电导值变化幅度大，该深度的裂隙较发育，而电导值变化幅度小，则该深度的裂隙发育细微。此种探测方法不会破坏土体的内部结构，且探测结果准确性较高。本发明还公开一种土体裂隙深度的探测装置。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程参数探测领域，特别涉及土体裂隙深度的探测方法。
背景技术
土体内部裂隙的定量化研究，在研究早期一般是采用解析的方法，采用工程力学（如弹性理论、断裂力学等）来解决膨胀土裂隙的分布、深度、开度和延伸度，以及裂隙及其周围土体的强度和变形特性。但土体内部裂隙的发育情况与表面裂隙的发育并不是一一对应的，解析法必然包含不少假定和简化，结果的精度还难以验证。
另外，采用破碎土体研究土体裂隙深度的方法破坏了土体内部结构，土体一旦破碎无法进行后续的试验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种土体裂隙深度的探测方法和探测装置，其不会破坏土体的内部结构，且探测结果准确性较高。
本发明为解决以上技术问题，所采用的技术方案是：
一种土体裂隙深度的探测方法，包括如下步骤：
（1）在待测土体中分层布置成对的电极；
（2）利用电导仪分别测量每层土体中成对电极间的电导值；
（3）在各层土体中成对电极间钻孔后灌水，并使用电导仪定期测量成对电极间的电导值；
（4）根据前述测得的灌水前后的每对电极间的电导值，绘制不同时刻土体电导值随深度变化的曲线图，根据电导值的变化情况得到裂隙的深度，电导值变化幅度大，该深度的裂隙较发育，而电导值变化幅度小，则该深度的裂隙发育细微。
一种土体裂隙深度的探测装置，包括电导仪和若干组成对电极，其中，所述每对电极的形状、大小均一致，各成对电极分别埋设在不同层的土体中，并分别连接电导仪的输入端。
采用上述方案后，本发明通过在土中分层布置成对的电极，在成对电极间钻孔后灌水，并在灌水前后测量土体在不同时刻的电阻率，建立电阻率随深度变化的曲线，根据曲线变化推算土体裂隙的深度。此方法具有以下有益效果：
（1）采用本发明的探测方法造价低廉，容易实现，操作性比较强；
（2）利用本发明的探测方法进行参数探测时，不会破坏土体的内部结构，有利于进行后续试验，可以对试样进行长时间的试验观测，具有更广泛的适用性；
（3）本发明利用土体的电导值及其变化，并通过建立的电导值随土体深度变化的曲线，推算得到土体内部裂隙的深度，比现有方法简便快捷，具有无法比拟的优越性；
（4）本发明采用精度较高的电导仪，如果测得的数据处理准确，建立的曲线适合，即可以测得较准确的土体裂隙深度。
附图说明
图1是本发明所述探测方法的流程图；
图2是本发明所述探测装置的结构示意图；
图3是本发明所述方法与装置得到的土体裂隙深度图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的内容进行详细说明。
本发明提供一种用于土体裂隙深度的探测装置，如图2所示，包括电导仪1和若干成对电极2，其中，各成对电极2分别埋设在不同层的土体中，并分别连接电导仪1的输入端，利用电导仪1测量每对成对电极2之间的电导值，从而根据灌水前后电导值的变化来推算土体的裂隙深度；其中，电导仪1可采用多量程、高精度的型号，且具有内部校正功能，从而可以根据成对电极2的不同形状和大小进行内部校准；而成对电极2则可根据实际情况制作成不同形状和大小，只要满足每对电极2的大小、形状一致即可。
如图1所示，本发明提供一种土体裂隙深度的探测方法，包括如下步骤：
（1）在待测土体中分层布置成对的电极；
具体来说，配合图3所示，将待测土体进行分层，并在各层分别埋设成对电极，所述两个电极分别通过导线连接到地表，并连接到同一电导仪，用以测量该成对电极之间的电导值；
（2）利用电导仪分别测量每层土体中成对电极间的电导值；
当土体中没有裂隙时，电流在土中传播的电导值很大，此时土体的电阻率比较小，可以等效为两个小电阻串联；而当土体中的裂隙发育时，由于裂隙中充满的空气并不能传播电流，导致土体的电阻率增大，此时可以等效为两个小电阻之间又串联一个阻值很大的电阻。
（3）在各层土体中成对电极间钻孔后灌水，并使用电导仪定期测量成对电极间的电导值；
当向土体中灌水时，高处土体的水分在自重作用下沿裂隙往低处渗流，在灌水初期，借助水的导电能力，使得土体的电导率会有一定的上升，而随着时间流逝，水分会沿裂隙向下渗流，土体的电导率会再次下降；因此，若土体裂隙较发育，则土体电导率的变化会很大；若土体裂隙细微发育，则土体的电导率变化不会很大；若土体裂隙基本不发育，则土体的电导值基本不变化；这样，即可根据土体在灌水前后的电导值变化，推得土体裂隙的发育深度。
（4）根据前述测得的灌水前后的每对电极间的电导值，绘制不同时刻土体电导值随深度变化的曲线图，根据电导值的变化情况得到裂隙的深度，电导值变化幅度大，该深度的裂隙较发育，而电导值变化幅度小，则该深度的裂隙发育细微；
配合图3所示，是本实施例中灌水后土体的电导值随深度变化的曲线图，可知在灌水过程中，10-20cm处的电导值增加快，消散得也快，说明该深度处的裂隙高度发育；而在30-40cm处的土体电导值虽然有一定的增加，但在一段时间后，电导值的减小幅度有限，可以认为是由于土体中含水率变化所致，该深度的土体裂隙有轻微的发育；而在40cm以下的深度范围内，土体的电导值基本保持不变，说明该深度的土体基本无裂隙发育。
综上所述，本发明一种土体裂隙深度的探测方法和探测装置，重点在于对土体进行分层，并在每层埋设成对电极，在每对成对电极之间钻孔灌水，通过测量该成对电极在灌水前后电导值的变化，判断该处是否有裂隙以及裂隙程度，从而得到土体裂隙的深度。此种方法具有比较强的可操作性，造价低廉，且不会破坏土体的内部结构，适用性广泛。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (2)
1.一种土体裂隙深度的探测方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）在待测土体中分层布置成对的电极；
（2）利用电导仪分别测量每层土体中成对电极间的电导值；
（3）在各层土体中成对电极间钻孔后灌水，并使用电导仪定期测量成对电极间的电导值；
（4）根据前述测得的灌水前后的每对电极间的电导值，绘制不同时刻土体电导值随深度变化的曲线图，根据电导值的变化情况得到裂隙的深度，电导值变化幅度大，该深度的裂隙较发育，而电导值变化幅度小，则该深度的裂隙发育细微。
2.一种应用如权利要求1所述的土体裂隙深度的探测方法的探测装置，其特征在于：包括电导仪和若干组成对电极，其中，所述每对电极的形状、大小均一致，各成对电极分别埋设在不同层的土体中，并分别连接电导仪的输入端。
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