基于频率步进原理的TDR研制及在土体含水率测试中的应用

基于时域无载频脉冲原理的时域反射法(TDR)能够快速准确测试土体含水率,在岩土工程领域有广泛用途。但是目前TDR测定仪器均为进口,国外对中国实行技术封锁。介绍了一套基于频率步进原理的TDR,利用该原理信号源输出的频率分量能够精确获知,接收信号中的噪声有效被抑制;研制了探针转换器,避免在常态测试区域出现测试盲点,提高测试范围和精度。最后通过水、空气及土体3种介质中含水率测试对比试验,验证了新型TDR测试设备的有效性。     

用电导率测定自由膨胀率的方法研究

自由膨胀率是膨胀土分类判别的重要指标之一, 室内自由膨胀率试验周期长、影响因素多,试验成果重复性较差 。自由膨胀率和土壤电导率均与土壤的 阳离子交换量 、比表面积密切相关,在土壤的含水率一定的条件下,电导率是一个相对稳定的指标。因此,探索用电导率测定膨胀土的自由膨胀率可以解决自由膨胀率试验困难的问题。采用制备一定含水率条件下的膨胀土样测试了其电导率和自由膨胀率,试验成果表明：土壤电导率的量级可以用来反映膨胀土的膨胀等级。用特定含水率条件下膨胀土样的电导率可以推求土样的自由膨胀率。该成果对于研究采用电导率判别膨胀土的膨胀等级具有重要的实用意义     

电渗软黏土电导率特性及其导电机制研究

在自制的Miller soil box中采用4相电极法分别模拟和研究电渗过程中含水率、温度和孔隙水含盐量的变化对软黏土电导率的影响.结果表明,黏土电导率随含水率变化经历3个阶段:含水率小于塑限时,电导率随含水率的增大而迅速增大;含水率大于液限时,电导率随含水率增大而缓慢减小;含水率在塑限和液限之间时,电导率随含水率的增大而缓慢增大.黏土导电性与受含水率影响的土体结构相态有关,导致土体电导率变化的导电途径依次为固液相互层、双电层和液限.温度的升高会导致电导率增大,二者成良好的线性关系,并且含水率越高电导率随温度增长的速率越慢.黏土电导率也随孔隙水含盐量的增大而增大,但是黏土含水率越高,孔隙水含盐量变化对电导率的影响越大.     

土体含水率测量方法研究进展及比较

含水率测量主要可以分为三类:破坏性、接触式、非接触式。本文详细考察了各种含水率测量方法的原理和优缺点,指出了各种方法的局限性和适用领域。经比选:实验室测量土样含水率最好的方法是微波法,其烘干效率较高、结果可靠;若要求无损测量含水率,近红外水分仪是较好的选择;现场最好的测量方法是TDR法,操作简便,可连续测量。目前土壤含水率的测量方法正向快速、长期、非破坏性、自动化方向发展。     

改进一步法模型及TDR自适应方法研究

建立土体含水率和干密度与电磁参数间的经验模型是TDR技术在岩土工程中应用的关键。在原一步法模型基础上,分别建立了土体含水率、干密度与土体介电常数等电磁参数间新的经验关系模型,实现了干密度和含水率的解耦计算。分析了击实功、孔隙水电导率、温度等因素对新经验公式的影响。通过标定后,新经验公式计算的干密度相对偏差在±5%以内,含水率偏差在±0.02 g.g~(-1)以内。同时,提出了一种TDR自适应方法,可在现场无标定条件下实现土体干密度和含水率的快速高效测定。     

高压实膨润土水分特征曲线的测定

本文介绍了在极高吸力工况下，介质吸力与含水率关系的测定工作，由于传统的测量方法此时的不适用性，本文研究采用保持密闭空间定湿度的饱和盐溶液方法，进行了高压实膨润土吸力－含水率关系的测定，测量结果显示，对于高压实膨润土，给定吸力情况下的最终含水率与试样初始干密度及初始含水率无关，这个结果对于研究非饱和状态下水分迁移有极其重要的意义。     

电动修复时间对铅污染土处理效果的实验研究

通过4个试验,分别考察了铅污染土壤在不同修复时间下的修复效果,分析了实验过程中电流、电导率、pH的变化以及实验完成后土样中含水率w、电导率、pH值和铅离子的分布,并对每个试验中铅的去除率进行了计算.结果表明随着修复时间的增长污染物的去除率相应提高.最后,对动电技术发展进行了展望,并对该技术今后的研究及发展提出了建议.     

地下水位及电导率TDR测试探头研制与应用

介绍了一种自制的地下水位及电导率测试探头,利用TDR原理实现了地下水位及其电导率的自动监测方法。在苏州七子山卫生填埋场滤液面高度的测试应用表明:利用TDR测试探头能够很好地反应水位的变化,与传统的水位仪测试相比,具有快捷、经济、即时的优势,而且在高腐蚀和高温环境中也能长时间正常工作,有着较好的工程应用前景。     

卡尔曼滤波与土壤水数值模型耦合推求渗透系数

本文采用非饱和土壤水数值模拟结合卡尔曼滤波实时校正技术推求饱和渗透系数,根据饱和渗透系数在强降雨期、无雨或小降雨期的变化,发现在强降雨期土壤中形成自由水后农田作物根系等大孔隙显著增大饱和渗透系数现象。以田间持水量作为控制条件,提出强降雨期采用土壤基质和大孔隙介质等效饱和渗透系数,可以有效地提高土壤水运动数值模拟的精度。本文选择安徽省五道沟水文实验站1997～1998年逐日土壤水含水率观测资料,进行参数率定,分析强降雨期大孔隙对分层土壤含水率计算的影响程度,采用1999～2000年土壤含水率观测资料,进行模型验证。结果表明,在有降雨及土壤含水率观测资料地区,采用该方法可以有效地推求大孔隙介质渗透系数及土壤基质和大孔隙介质等效渗透系数。     

室内TDR试验监测石灰矿渣加固粘性土的物理化学反应过程(英文)

石灰矿渣和水泥矿渣常用于加固道路基层的粘性土。目前现场一般采用未加固土的最大干密度和最优含水率来评价加固土的压实施工质量。但是粘性土掺加了石灰后,发生了复杂的物理化学反应,使得其压实特性与未加固土有很大的不同。采用时域反射计监测石灰加固土内的物理化学反应过程。试验时将不同石灰矿渣掺和量和含水率的Orchard粘土通过标准击实试验夯实于击实筒中,用TDR监测其中的物理化学反应,针式贯入仪监测强度的增长。试验发现,电导率和介电常数的变化反应了土中的离子交换和硬化反应的过程。初始电导率(1d之内)的减小揭示了石灰矿渣的掺和量的大小,而长期电导率的减小揭示了强度的增长。试验表明,时域反射计技术可用于评价石灰加固土的施工质量。     

量筒法砂的表面含水率测定诺模图

混凝土施工中,砂的表面含水率的测定是一件烦琐的工作。目前施工现场一般凭经验目估,极少进行含水率的测定试验,造成混凝土配比误差,影响了工程质量。本文介绍一种简便的用量筒来测定砂的表面含水率的方法。使用这种方法,工地技术人员只要购置1只l000mL玻璃量筒、1台感量0.1g、称量1000g以上的托盘天平以及本文提供的诺模图即可进行测定。一、测定原理本法利用已知比重γ的砂水饱和时在水中所占容积不变的性质,推导出以下含水率p(％)的公式。     

TDR技术在石灰炉渣加固土中的应用

石灰炉渣和水泥炉渣常用于加固路基土。石灰炉渣含有除石灰以外的其它化学物质,因此,石灰炉渣加固土的性质比石灰加固土更加复杂。本文试验研究了石灰炉渣加固土的电学特性和强度增长的规律,应用TDR技术测得加固土的电导率随土中化学反应进行的变化规律,提出用双曲线模型反映不同掺入量的加固土电导率的变化与强度增长的规律。与传统的测试方法相比,TDR技术有助于了解石灰炉渣与土之间的化学反应对加固土性质的影响,对于控制压实质量非常有效。     

饱和砂性土孔隙水电导率特性及测试技术

饱和砂性土的孔隙水电导率直接反映了孔隙水中离子的含量,对研究土体离子污染有重要意义。饱和砂性土中孔隙水电导率与土体电导率之间呈线性关系,符合Archie定律。研究了Archie定律在不同类型砂土中的m系数取值范围,提出了利用TDR测试技术监测饱和砂性土孔隙水电导率的方法。试验结果表明TDR能够很好地测得饱和砂性土的孔隙水电导率。研究成果对于土体中离子污染物监测有重要的应用价值。     

滑坡监测的一种新方法——TDR技术探析

简要介绍了TDR技术的发展，详细阐述了TDR系统根据TDR电缆的反射波进行滑坡监测的原理。在此基础上，对TDR系统中的电缆、电缆测试仪、数据记录仪和多路复用器进行了具体剖析，并对比水平仪、倾斜仪等传统监测仪器，论述了TDR系统的优点和不足。     

HDTDX超级透视你的物理链路

HDTDX——高精度时域串扰分析．它是用于近端串扰（NEXT）故障诊断的一个先进技术，使测量在一定的频域内进行，这项技术是很有用的，它可以帮助我们看到串扰发生的具体位置。从而可以迅速地修复或更换。时域反射（TDR）可以扮演一个重要的角色，这是种向导线中发送脉冲来分析反射的方法．     

时域反射法测定黄土含水量的标定试验研究

 为了提高TDR法测定黄土含水量的精度,对TDR土壤水分传感器进行了标定试验,分别通过TDR法与烘干法测定Q3黄土和古土壤的含水率并进行对比分析,探讨了干密度、结构性和土质差异对TDR土壤水分传感器测试结果的影响,并建立了相关数学修正模型。试验结果表明,TDR法含水率测量值较烘干法偏高,干密度变化对TDR法测量结果的影响不可忽略;通过建立考虑干密度影响的经验修正模型对TDR法测量值进行修正,当体积含水率9.2%≤θw≤39.9%时,误差可控制在2%以内,当39.9%≤θw≤46.3%时,误差可控制在3%以内,总体修正效果优于TDR法与烘干法测量数据通过三次曲线拟合建立的修正公式;土的结构性对TDR法测量结果影响不明显,可采用重塑土的室内标定试验代替现场标定试验;黄土与古土壤因土质差异,应分别建立修正模型。     

基于C-DTS的土壤含水率分布式测定方法研究

基于碳纤维加热光缆的分布式测温系统（简称C-DTS）,提出了一种土壤含水率分布式测定方法。该方法采用C-DTS测试系统,对埋设在土壤中的碳纤维加热光缆的温度变化进行测定,利用其升温过程中的温度特征值与含水率之间的关系进行分布式测定土壤中的含水率。定义了温度特征值T_t,通过试验证明了T_t与含水率w之间存在线性关系,相关参数可通过标定试验确定。试验结果表明：采用碳纤维光缆人为加热的方法,可有效地测定土壤含水率;而DTS技术的应用,可实现土壤含水率分布式测量;此方法的测量精度与温度特征值的选取有关。     

三针式TDR探头测试区域范围分析及试验验证

在时域反射法（TDR）测试系统中,三针式探头作为应用最广泛的探头形式,其测试区域范围的确定是工程应用中一个重要问题。通过对比分析麦克斯韦方程及地下水渗流方程,利用岩土工程中常用的地下水渗流软件（如：Geostudio软件中SEEP/W模块）对一典型的三针式TDR探头测试区域范围进行计算,并设计了专门的试验对计算结果进行验证。结果显示：①地下水渗流分析软件对三针式TDR探头测试区域范围的计算结果与试验结果有较好的一致性；②三针式TDR探头的测试区域近似长半轴为33.0 mm、短半轴为20.7 mm的椭圆,且该区域内50%的电场能量集中在中间探针周围长半轴为10.7 mm、短半轴为8.7 mm的椭圆内,显示出较明显的“趋肤效应”；③介质的电导率对三针式TDR探头测试范围基本无影响。通过该研究,提出了三针式TDR探头测试范围的计算方法,为工程或试验中该种探头的设计提供了指导。     

新型功能材料生态护坡现场试验研究

选取深圳市龙城中专后山典型岩质边坡作为新型功能材料生态护坡现场试验点,介绍了基于新型功能材料及其生态护坡施工工艺,设置现场试验对比组,对现场环境、植被长势及土壤性质进行长期监测和对比研究。半年多的现场试验表明:坡面土壤施加功能材料后,能有效提高植被发芽率,缩短出芽时间,促进植株和根系快速生长,加快坡面植被覆盖速率,提高边坡抗冲刷侵蚀能力,增强坡面浅层土体的稳定性。土壤性质监测结果表明:施加功能材料后,坡面土壤pH值范围为7.0~7.5,土壤温度在阴雨天提升0.56°C,在高温炎热天气下降低0.3°C;土壤含水率提高10.1%~16%;土壤活性有机质含量提升31%,土壤电导率提升11.5%,土壤氧气含量提升2%,二氧化碳含量降低30.6%;土壤紧实度降低27.6%。在土壤中施加新型功能材料的方法,是南方岩质边坡生态护坡技术未来研究和发展的方向。     

基于不同制备方法的盐碱土浸提液比较与研究

本文采用USSL法、浸润法制备土壤饱和泥浆,抽滤得到盐碱土饱和浸提液,测定盐碱土饱和浸提液的电导率。结果表明:USSL法制备土壤饱和浸提液电导率变化范围为0.68~32.14ds/m,浸润法制备的土壤饱和浸提液电导率变化范围为0.69~33.08ds/m,两种不同方法制备的土壤饱和浸提液电导率测定值间差异不显著。