CN103257159A - 一种利用电阻相对变化探测土体裂隙深度和长度的方法 - Google Patents

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陈亮
王涛
卢亮
付长静
高为壮
夏兵兵
丁小闯
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Abstract

本发明公开了一种利用电阻相对变化探测土体裂隙深度和长度的方法，包括如下步骤：定义对数电阻比、裂隙深度比和水平裂隙长度比；室内试验，在裂隙两侧设置成对垂直电极，通以交流电流，测出两电极间电压，计算电阻，换算成对数电阻比，得出对数电阻比与裂隙深度比和对数电阻比与水平裂隙长度比的关系曲线；现场测定，同室内测定一样，测出电压，计算电阻，换算成对数电阻比；根据预先测定的对数电阻比与裂隙深度比关系曲线的特性，可以推算出裂隙深度；根据预先测定的对数电阻比与水平裂隙长度比的关系曲线的特性，可以得到裂隙发展长度。该发明避开了直接计算土体的电阻率，利用电阻的相对变化即可得出土体裂隙发育尺寸等情况。

Description

一种利用电阻相对变化探测土体裂隙深度和长度的方法
技术领域
本发明涉及的是岩土体裂隙深度和长度的探测方法，属于岩土工程参数探测方法及探测装置技术领域。
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。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，且精度达不到要求，土体一旦破碎无法进行后续的试验。
近年来，兴起了一种利用电阻率探测土体裂隙深度的方法，但是也有其局限性，在电极尺寸效应土体尺寸的情况下，由于电流路径与截面都不直观，所以无法直接计算出土体的对应电阻率。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种利用电阻相对变化测量土体裂隙深度和长度的探测方法。此方法操作简单，测试时间短，测量结果准确性较高。   
为解决以上技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种利用电阻相对变化探测土体裂隙深度和长度的方法，包括如下步骤：
（1）、定义对数电阻比L RR =ln(R/R 0 )：选取无裂隙发育土体的电阻测值作为基准（R 0 ），将裂隙发育下的电阻测值（R）与基准电阻进行比较；
（2）、定义裂隙深度比：裂隙发育深度度与测量电极距离之比；
（3）、定义水平裂隙长度比：裂隙发育长度与测量电极距离之比；
（4）、室内测定，在裂隙两侧设置成对垂直电极，通以恒定的交流电流，测出两电极间电压，计算电阻，换算成对数电阻比；
（5）、建立对数电阻比与裂隙深度比的关系曲线；
（6）、建立对数电阻比与水平裂隙长度比的关系曲线；
（7）、现场测定，同室内试验方法一样布置电极，通交流电流，测出电压，计算电阻，换算成对数电阻比；
（8）、根据室内预先测定的对数电阻比与裂隙深度比关系曲线的特性得出土体裂隙深度发育情况；
（9）、根据室内预先测定的对数电阻比与水平裂隙长度比关系曲线的特性得出土体裂隙长度发育情况。
本发明的有益效果是避开了直接计算土体的电阻率。
在利用电阻率探测土体裂隙深度的方法中，需要直接计算出土体的对应电阻率，可是在电极尺寸效应土体尺寸的情况下，由于电流路径与截面都不直观，无法准确计算出土体的对应电阻率。
附图说明
图1：本发明实施步骤流程图。
图2：对数电阻比与裂隙深度比关系曲线图。
图3：对数电阻比与水平裂隙长度比关系曲线图。
具体实施方式
以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。
如图1为本发明具体实施步骤流程图，本发明所述的利用电阻相对变化探测土体裂隙深度和长度的方法，包括以下步骤： 
1、定义对数电阻比、裂隙深度比和水平裂隙长度比。（1）、选取无裂隙发育土体的电阻测值作为基准（R 0 ），将裂隙发育下的电阻测值（R）与基准电阻进行比较，定义对数电阻比为L RR =ln(R/R 0 )；（2）、裂隙深度比定义为裂隙发育深度与测量电极距离之比；（3）、水平裂隙长度比定义为裂隙水平发育长度与测量电极距离之比。
2、通过室内试验测定对数电阻比与裂隙深度比和对数电阻比与水平裂隙长度比的关系曲线。包括如下步骤：（1）、在裂隙两侧布置成对垂直电极；（2）、通过电极向土体输入恒流的交流电流，测量出两电极间的电压U；（3）、计算测量电阻                                               和对数电阻比L RR =ln(R/R 0 )；（4）、得出对数电阻比与深度裂隙比关系曲线和对数电阻比与水平裂隙长度比关系曲线。
3、现场测定换算对数电阻比，确定土体裂隙深度和长度。包括如下步骤：（1）、同室内试验一样的方法布置电极，通交流电，测定电压，计算电阻，换算成对数电阻比；（2）、根据室内预先测定的对数电阻比与裂隙深度比关系曲线的特性得出土体裂隙深度发育情况，根据室内预先测定的对数电阻比与水平裂隙长度比的关系曲线的特性得出土体裂隙发育长度。
如图2所示，图2为本发明所述方法通过室内试验得到的对数电阻比与裂隙深度比的曲线图。裂隙发育深度较浅时，对数电阻比随裂隙深度比的变化较为缓慢，随着裂隙深度比的增加，对数电阻比的变化加大，而当裂隙深度比超过1时，对数电阻比的增幅开始变小。可以明显看出，曲线斜率最大的位置为裂隙深度比0.5处。利用这个曲线规律可以得到研究区域的裂隙深度和土体裂隙发育深度的变化。
如图3所示，图3为本发明所示为所述方法通过室内试验得到的对数电阻比与水平裂隙长度比的曲线图。可以得到类似裂隙长度发育的规律。由曲线中可以看出，斜率最大的位置出现在水平裂隙长度比为1的位置。利用这个曲线规律可以得到研究区域的裂隙长度和土体裂隙发育长度的变化。

Claims (1)

1.一种利用电阻相对变化探测土体裂隙深度和长度的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）、定义对数电阻比L RR =ln(R/R 0 )：选取无裂隙发育土体的电阻测值作为基准（R 0 ），将裂隙发育下的电阻测值（R）与基准电阻进行比较；
（2）、定义裂隙深度比：裂隙发育深度与测量电极距离之比；
（3）、定义水平裂隙长度比：裂隙发育长度与测量电极距离之比；
（4）、室内测定，在裂隙两侧设置成对垂直电极，通以恒定的交流电流，测出两电极间电压，计算电阻，换算成对数电阻比；
（5）、建立对数电阻比与裂隙深度比的关系曲线；
（6）、建立对数电阻比与水平裂隙长度比的关系曲线；
（7）、现场测定，同室内试验方法一样布置电极，通交流电流，测出电压，计算电阻，换算成对数电阻比；
（8）、根据室内预先测定的对数电阻比与裂隙深度比关系曲线的特性得出土体裂隙深度发育情况；
（9）、根据室内预先测定的对数电阻比与水平裂隙长度比关系曲线的特性得出土体裂隙长度发育情况。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105445330A (zh) * 2015-11-16 2016-03-30 河海大学 一种测量土中裂隙分布和深度的方法

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