一种软土电阻率静探探头及使用方法技术

本发明专利技术提供了一种软土电阻率静探探头及使用方法，属于岩土工程勘察原位测试领域，包括主体，所述主体的内部设有集水管，所述集水管深入到所述主体的下端设置，上端伸出所述主体设置，所述主体的外圈设有至少一个泄水孔，所述泄水孔与所述集水管的下端连通设置，供电回路，其上设有读取回路电流的电流表，测量回路，其上设有测量上下土层的电位差的电压表。本发明专利技术性能可靠，在软土地区适用性强，操作方便，所测数据可靠。

A Static Probe for Resistivity Detection of Soft Soil and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种软土电阻率静探探头及使用方法
本专利技术属于岩土工程勘察原位测试领域，涉及一种软土电阻率静探探头及使用方法。
技术介绍
静力触探是指利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测土的贯入阻力，可确定土的某些基本物理力学特性，在岩土工程勘察行业，原位测试技术蓬勃发展，静力触探探头也多种多样，例如孔隙水压力探头、电阻率探头、波速探头等，探头为了钻进顺利，表面处理的比较光滑，并且避免导线短路，表面进行了密封隔水。而在软土层中，这种表面光滑不利于电极与土的接触，电极之间反而相互干扰，同时在探头的挤压下，孔隙水压力增加，软土的孔隙水压力消散相对较慢，且没有迅速排出水压力的途径，在测试中往往导致数据与结果不准确，大大阻碍了电阻率静探的发展。电阻率静力触探探头多用来测试土壤的电阻率，从而研究各土层间的区别，土壤电阻率是土壤导电性指标，土壤腐蚀性和土壤电阻率呈反相关系，土壤电阻率和土壤的质地，松紧程度，有机质含量，土壤温度，含水量含盐量等有密切关系，它反映了土壤理化性质的综合指标，电阻率越小，土壤含电解质越多，土壤腐蚀性越强。土壤质地是影响电阻率的另一个重要因素，土壤质地也称机械组成，即由砂粒、粉粒、粘粒组成，土壤的矿物颗粒大小，及有机质组合的比例]含粘粒比例高的土壤，电阻率低，含砂粒比较大，比例又高的土壤，电阻率高。土壤温度对电阻率的影响也是明显的，温度每相差10度，土壤电阻率约变化2％，所以电阻率随季节变化很大，在冬季电阻率变大，这可能与冬天土壤中的水分冻结有关。土壤电阻率的变化范围很大，从小于几Ω·m到高达几百甚至上千Ω·m
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是在于提供一种软土电阻率静探探头及使用方法，性能可靠，在软土地区适用性强，操作方便，所测数据可靠。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种软土电阻率静探探头及使用方法，包括主体，所述主体的内部设有集水管，所述集水管深入到所述主体的下端设置，上端伸出所述主体设置，所述主体的外圈设有至少一个泄水孔，所述泄水孔与所述集水管的下端连通设置；供电回路，其上设有读取回路电流的电流表；测量回路，其上设有测量上下土层的电位差的电压表。进一步的，所述供电回路还包括设置在同一个回路上的第一供电电极、第二供电电极、开关和电池组，所述开关、电池组和电流表设置在所述主体的外部。进一步的，所述主体的外圈设有向外的陶瓷凸起，所述陶瓷凸起为拱形，所述第一供电电极匹配一个陶瓷凸起设置且设在所述陶瓷凸起的高点位置，所述第二供电电极匹配一个陶瓷凸起设置且设在所述陶瓷凸起的高点位置。进一步的，所述测量回路还包括设置在同一回路上的第一测量电极和第二测量电极，所述电压表设置在所述主体的外部。进一步的，所述第一测量电极匹配一个陶瓷凸起设置且设在所述陶瓷凸起的高点位置，所述第二测量电极匹配一个陶瓷凸起设置且设在所述陶瓷凸起的高点位置。进一步的，所述第一测量电极和第二测量电极设置所述第一供电电极和第二供电电极的中间且相邻两者之间的间距相等设置。进一步的，所述主体由陶瓷体和钢柱组成，所述泄水孔设置在所述陶瓷体上。进一步的，所述泄水孔的数量为多个且上下均布设置，所述泄水孔在所述主体的轴向位置也设置为多个。进一步的，所述主体包括由下到上依次连接设置的锥尖、直线段、过渡段和应用段，所述直线段的直径与所述锥尖的最大直径相同，所述应用段的直径小于所述直线段的直径，所述过渡段连接所述直线段和应用段，所述集水管伸入到锥尖设置，所述集水管突出所述主体的上端设有水泵。使用一种软土电阻率静探探头的测量方法，采用四极法进行测试，按照以下步骤完成：S1:将测量仪的四个软土电阻率静探探头以等间距a布置在探头内；S2:利用电池组对供电电极进行供电，此时电流I，测量中间电极的电位差△U；S3:数据处理，探头中间区域的平均土壤电阻率按式ρ＝K×△U÷I计算ρ——测量点的平均土壤电阻率，Ω·m；a——相邻两电极之间的距离，m；I——供电电流(A)；△U——测量电压(A)；K——装置系数，此时为温纳装置，K＝2πa。进一步的，取a为0.20m，K＝2πa即0.4π。或者在测量点使用接地电阻测量仪，采用四极法进行测试，按照以下步骤完成。S1:将测量仪的四个铁钉以等间距a布置在一条直线上，电极入土深度应小于a/20；S2:选择合适的倍率，逐渐加快摇柄转速，使其达到150r/min，当检流计指针向某一方向偏转时，旋动刻度盘，使检流计指针恢复到“0”点，此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值。S3:数据处理，从地表至深度为a的平均土壤电阻率按式ρ＝2πaR计算ρ——测量点从地表至深度a土层的平均土壤电阻率，Ω·m；a——相邻两电极之间的距离，m；R——接地电阻仪示值，Ω，R＝倍率*标度盘值(Ω)。进一步的，所述铁钉的埋入深度L＝a/20，所述a的长度为4～7米，按第一只铁钉再确定其它三只铁钉的位置，先确定四只铁钉间的总间距a*3，再固定好每个铁钉。进一步的，在S2中，使检流计指针恢复到“0”点的操作步骤如下，把测试仪上的倍率数放在最高档位，摇动手柄并调整标度盘，使指针到“0”位，但标示盘数小于“1”时，应重新调整倍率盘，直到标示盘数值大于“1“，指针到“0”位后加速摇动手柄，调整使指向“0”位。进一步的，在S2和S3之间插入以下步骤，打开接地电阻测量仪上的C2、P2连接片，用镙丝刀调整该度指针至“0”位，然后分别接好C1、P1、C2、P2桩头。与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果如下。1、本专利技术设置设置集水管后，将探头挤压软土出来的孔隙水通过泄水孔流入探头中，再通过集水管收集后排出地面，避免由于地下水的存在对土壤电阻率及测试过程产生影响，大大拓宽了电阻率探头在岩土工程勘察原位测试中的应用范围，整体性能可靠，在软土地区适用性强，操作方便，所测数据可靠；2、设置陶瓷凸起，增加与土壤的摩擦系数，同时可以防止探头与土之间产生空隙，避免由于探头与土接触不良导致的测试数据与结果不准确，极大提高了探头采集准确数据的可靠性；3、第一测量电极和第二测量电极设置在第一供电电极和第二供电电极的中间且相邻两者之间的间距相等设置，等距设置后可简化计算公式，简化数据处理的过程，提升数据处理效率。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术一种软土电阻率静探探头及使用方法的结构示意图；图2是本专利技术图1的A部详图；图3是本专利技术供电回路的结构示意图；图4是本专利技术图3的B部详图；图5是本专利技术测量回路的结构示意图；图6是本专利技术图5的C部详图；图7是本专利技术使用一种软土电阻率静探探头的测量方法实际应用的结构示意图；图8是本专利技术使用一种软土电阻率静探探头的测量方法的流程图。附图标记：1、集水管；2、供电回路；3、陶瓷凸起；4、陶瓷体；5、钢柱；6、泄水孔；7、孔隙水；8、锥尖；81、直线段；82、过渡段；83、应用段；9、开关；10、电池组；11、电压表；12、测量回路；13、第一供电电极；14、第一测量电极；15、第二测量电极；16、第二供电电极；17、电流表。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软土电阻率静探探头，其特征在于：包括主体，所述主体的内部设有集水管，所述集水管深入到所述主体的下端设置，上端伸出所述主体设置，所述主体的外圈设有至少一个泄水孔，所述泄水孔与所述集水管的下端连通设置；供电回路，其上设有读取回路电流的电流表；测量回路，其上设有测量上下土层的电位差的电压表。

【技术特征摘要】
1.一种软土电阻率静探探头，其特征在于：包括主体，所述主体的内部设有集水管，所述集水管深入到所述主体的下端设置，上端伸出所述主体设置，所述主体的外圈设有至少一个泄水孔，所述泄水孔与所述集水管的下端连通设置；供电回路，其上设有读取回路电流的电流表；测量回路，其上设有测量上下土层的电位差的电压表。2.根据权利要求1所述的一种软土电阻率静探探头，其特征在于：所述供电回路还包括设置在同一个回路上的第一供电电极、第二供电电极、开关和电池组，所述开关、电池组和电流表设置在所述主体的外部，所述主体的外圈设有向外的陶瓷凸起，所述陶瓷凸起为拱形，所述第一供电电极匹配一个陶瓷凸起设置且设在所述陶瓷凸起的高点位置，所述第二供电电极匹配一个陶瓷凸起设置且设在所述陶瓷凸起的高点位置。3.根据权利要求1所述的一种软土电阻率静探探头，其特征在于：所述测量回路还包括设置在同一回路上的第一测量电极和第二测量电极，所述电压表设置在所述主体的外部，所述主体的外圈设有向外的陶瓷凸起，所述陶瓷凸起为拱形，所述第一测量电极匹配一个陶瓷凸起设置且设在所述陶瓷凸起的高点位置，所述第二测量电极匹配一个陶瓷凸起设置且设在所述陶瓷凸起的高点位置。4.根据权利要求1所述的一种软土电阻率静探探头，其特征在于：所述供电回路还包括设置在同一个回路上的第一供电电极、第二供电电极、开关和电池组，所述测量回路还包括设置在同一回路上的第一测量电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长瑞，郑奕，李连营，孙怀军，
申请(专利权)人：天津市勘察院，
类型：发明
国别省市：天津,12