CN102235001B - 一种土壤含水率传感器的埋设装置 - Google Patents

一种土壤含水率传感器的埋设装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种土壤含水率传感器的埋设装置，包括钻杆、定位导管、探针成孔器、压件及套件，所述定位导管用于放置在预先钻设形成的孔槽内，用于所述探针成孔器成孔时和装有套件的土壤含水率传感器埋设时进行定位，所述探针成孔器固定于所述钻杆底部，用于钻设探针孔，所述压件在探针孔形成后固定于所述钻杆底部，所述土壤含水率传感器装配套件后套入压件内，压入探针孔内。本发明所述定位导管有助于探针成孔器成孔定位和装有套件的土壤含水率传感器埋设定位，保证土壤含水率传感器探针与探针成孔器形成的针孔部位一致，特别适用于较深土层或者硬土、软岩等特殊环境下方便地将土壤含水率传感器埋入，同时保证土壤含水率传感器测试的含水率结果准确。

Description

一种土壤含水率传感器的埋设装置
技术领域
本发明涉及土壤含水率测试，具体涉及一种土壤含水率传感器的埋设装置。
背景技术
土壤含水率传感器主要用于水利工程、路基、边坡、农田灌溉、园林等广泛领域的野外含水率测试，而含水率传感器埋设质量直接关系到含水率测试准确性和稳定性。因此类似于水利工程比较特殊施工环境条件下，如何简便、高效埋设土壤含水率传感器是现场技术人员所希望的。
土壤含水率测定方法很多，主要包括：烘干称重、中子水分仪、阻抗式土壤水份传感器、压阻式土壤湿度计、土壤水份探头等等。其中烘干称重土壤含水率最准确，但准确测试需在试验室完成；中子水分仪、阻抗式土壤水份传感器、压阻式土壤湿度计测定含水率，存在辐射、精度不高、操作有一定难度等问题。
土壤水份探头是目前用于野外测定含水率较为成熟含水率传感器，其工作原理是通过探头发射一定频率的电磁波，电磁波沿探针传输，到达底部反射，由于土的介电常数取决于土壤湿度，输出电压与土体含水率有对应关系，即可得到土中的体积含水率。
土壤水份探头浅层部位测试较为简单，揭露表层覆盖层即可测试，对于较深部位或工程条件特殊部位，需要预埋传感器，目前的埋设方法大多是采用在埋设部位开挖坑槽，把探头测针插入土体，然后再回填。此法主要存在以下问题：(1)开挖坑槽对原土体结构扰动较大，影响土体稳定；(2)对埋深较大、土体结构复杂部位，坑槽开挖不易；(3)坑槽开挖要求有一定工作面，同时回填土体的差异性，测得含水率易失真。
发明内容
本发明提供一种土壤含水率传感器的埋设装置，可在较深土层或者硬土、软岩等特殊环境下方便地将土壤含水率传感器埋入，而且对原土体结构扰动较小。
本发明提供一种土壤含水率传感器的埋设装置，包括钻杆、定位导管、探针成孔器、压件及套件，所述定位导管用于放置在预先钻设形成的孔槽内，用于所述探针成孔器在成孔时和装有套件的土壤含水率传感器埋设时进行定位，所述探针成孔器固定于所述钻杆底部，用于钻设探针孔，所述压件在探针孔形成后固定于所述钻杆底部，所述土壤含水率传感器装配套件后套入压件内。
本发明所述埋设装置通过定位导管可有助于探针成孔器成孔定位和装有套件的土壤含水率传感器埋设定位，保证土壤含水率传感器探针与探针成孔器形成的针孔部位一致，所述压件可保证含水率传感器垂直插入土体，在较深土层或者硬土、软岩等特殊环境下可方便地将土壤含水率传感器埋入，而且对原土体结构扰动较小，不需要开挖坑槽，同时保证土壤含水率传感器测试的含水率结果准确。
附图说明
图1是本发明实施例土壤含水率传感器的埋设装置中进行探针成孔部分的结构示意图，包括钻杆、定位导管及探针成孔器；
图2是本发明实施例土壤含水率传感器的埋设装置中进行埋入部分的结构示意图，包括压件及套件；
图3是图1中探针成孔器的剖面示意图；
图4是图1中探针成孔器的截面示意图。
图5是图1中定位导管的剖面示意图；
图6是图1中定位导管的截面示意图；
图7是图2中压件的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1所示为本发明实施例土壤含水率传感器的埋设装置中进行探针成孔部分的结构示意图，包括钻杆1、定位导管2及探针成孔器3，所述定位导管2内设有十字导槽10(请结合参考图5及图6)，所述定位导管2放置于预先钻设形成的孔槽内，用于所述探针成孔器3在成孔时进行定位。定位导管2可采用现成定型产品测斜管，测斜管长度应适当大于实际埋设深度，便于上端固定，土壤含水率传感器埋完后再取出测斜管。所述钻杆1为标准定型手摇钻，钻杆长度应大于定位导管长度0.5m。
请参考图3及图4，所述探针成孔器3设有固定部14，具体的所述固定部14可以是设置在所述探针成孔器3顶部的外螺纹，与所述钻杆1底部的内螺纹配合，可将所述探针成孔器3固定于所述钻杆1底部。所述探针成孔器3外壁设有十字导轨15，便于沿着定位导管2的十字导槽10埋设土壤含水率传感器，提高埋设的准确性；所述探针成孔器3底部设置的钢针4，用于钻设形成探针孔9(如图2所示)。
钻孔时，沿着定位导管2内十字导槽10，将安装探针成孔器3的钻杆1缓慢放入孔底，在钻杆1上端施加压力或轻击，直至探针成孔器3底部的探针4全部插入岩土体中。
请参考图2，在完成探针成孔后，将钻杆1底部卸出探针成孔器3，换上压件5，安装套件7于土壤含水率传感器6上，把装配套件7的土壤含水率传感器6套入压件5内，将装配压件5、土壤含水率传感器6的钻杆1顺着定位导管2内十字导槽10缓慢放入孔底，直至土壤含水率传感器6的探针8插入之前钻设形成的探针孔9中，完成土壤含水率传感器的埋入。套件7的外形与探针成孔器外形3一致，套件7内孔径略大于土壤含水率传感器6外径，用粘接剂(如环氧树脂)粘合，保证粘合后土壤含水率传感器6的探针8位置与探针成孔器3的钢针4一致。
所述压件5与钻杆1底部的固定采用螺纹连接，具体的，所述压件5的顶部设置外螺纹11(如图7所示)，所述钻杆1底部设置内螺纹，通过所述压件5顶部的外螺纹11与所述钻杆1底部设置的内螺纹旋紧即可将所述压件5固定于所述钻杆1底部。所述压件5外壁开设有引线槽13，便于所述土壤含水率传感器的信号线从所述引线槽13引出地面。所述压件5内空由两个不同直径部分组成，上部直径小于土壤含水率传感器6外径，便于压入土壤含水率传感器6，下部直径略大于土壤含水率传感器6外径，保证土壤含水率传感器6垂直插入土体。
使用本发明埋设装置埋设土壤含水率传感器6的方法如下：
(1)钻孔孔径80mm，孔斜率小于1.5％；
(2)放入定位导管2，定位导管2内的十字导槽10涂上润滑油，定位导管2长度略高于孔深，上端固定好；
(3)根据孔深，调整钻杆1长度，将探针成孔器3安装在钻杆1底部，钻杆1长度应高出地面0.5m，同样探针成孔器3涂上润滑油；
(4)沿着定位导管2内十字导槽10，将安装探针成孔器3的钻杆1缓慢放入孔底，在钻杆1上端施加压力或轻击，直至探针成孔器3的钢针4全部插入土体，应顺着十字导槽10拔出钻杆1，缓慢用力，可适当轻击钻杆1上端便于钻杆1拔出；
(5)将钻杆1底部换上压件5，安装套件7于土壤含水率传感器6上，用粘合剂(如环氧树脂)粘合套件7与土壤含水率传感器6时，应注意套件7和土壤含水率传感器6对应方向，与探针成孔器3的钢针4位置保持一致；
(6)把装配套件7的土壤含水率传感器6套入压件5内，注意信号线从压件5上的引线槽13沿钻杆1引出至孔外，保证信号线顺直不得缠绕。将装配压件5、土壤含水率传感器6的钻杆1顺着定位导管2内十字导槽10缓慢放入孔底时，注意套件7和十字导槽10对应位置，与探针成孔器3和十字导槽10对应位置相一致，确保探针成孔器3的钢针4与土壤含水率传感器6的探针8在相同方向；
(7)连接数据采集仪，监测读数变化，均匀、缓慢压入土壤含水率传感器6，直至采集仪读数稳定；
(8)把信号线按压件5引线槽13的方向贴住定位导管2内壁，缓缓提出钻杆1(此过程钻杆不能转动)；
(9)以上操作过程中，确保定位导管2位置不变。将信号线在孔内居中放置，缓慢取出定位导管2；
(10)然后回填钻孔土样，分层击实，注意信号线保护，孔口以下20cm左右用膨润土或水泥砂浆密封。
本发明所述埋设装置通过定位导管可有助于探针成孔器成孔定位和装有套件的土壤含水率传感器埋设定位，保证土壤含水率传感器探针与探针成孔器形成的针孔部位一致，所述压件可保证含水率传感器垂直插入土体，在较深土层或者硬土、软岩等特殊环境下可方便地将土壤含水率传感器埋入，而且对原土体结构扰动较小，不需要开挖坑槽，同时保证土壤含水率传感器测试的含水率结果准确。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种土壤含水率传感器的埋设装置，其特征在于：包括钻杆(1)、定位导管(2)、探针成孔器(3)、压件(5)及套件(7)，所述定位导管用于放置在预先钻设形成的孔槽内，用于所述探针成孔器(3)在成孔时和装有套件(7)的土壤含水率传感器(6)埋设时进行定位，所述探针成孔器(3)固定于所述钻杆(1)底部，用于钻设探针孔(9)，所述压件(5)在探针孔(9)形成后固定于所述钻杆(1)底部，所述土壤含水率传感器(6)装配套件(7)后套入压件(5)内。
2.如权利要求1所述的埋设装置，其特征在于：所述探针成孔器(3)设有十字导槽(10)。
3.如权利要求1所述的埋设装置，其特征在于：所述压件(5)的顶部设置外螺纹(11)，所述钻杆(1)底部设置内螺纹，通过所述压件(5)的顶部的外螺纹(11)与所述钻杆(1)底部设置的内螺纹旋紧可将所述压件(5)固定于所述钻杆(1)底部。
4.如权利要求1所述的埋设装置，其特征在于：所述压件(5)的底部设有安装土壤含水率传感器探头(6)的内孔，外壁开口形成引线槽(13)，所述土壤含水率传感器的信号线从所述引线槽(13)引出地面。
5.如权利要求1所述的埋设装置，其特征在于：所述压件(5)内空由两个不同直径部分组成，上部直径小于土壤含水率传感器(6)外径，下部直径略大于土壤含水率传感器(6)外径。
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