TDR表面反射法土體含水量測試?yán)碚摷凹夹g(shù).pdf

1、土體含水量在巖土工程中是一個(gè)重要的物理參數(shù)，常用于土體工程性質(zhì)的評(píng)價(jià)及壓實(shí)質(zhì)量控制。時(shí)域反射法(Time Domain Reflectometry，TDR)是一種土體的含水量測試技術(shù)，具有快捷、安全、經(jīng)濟(jì)、數(shù)字化及易于遠(yuǎn)程控制等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了廣泛應(yīng)用。 TDR信號(hào)中包含著介電常數(shù)和電導(dǎo)率的信息，利用電磁波在探頭中的行程時(shí)間可以得到土體的介電常數(shù)。土體的含水量與介電常數(shù)密切相關(guān)，通過測試介電常數(shù)獲得土體的含水量。但是電磁波在高

2、含水量粘土、污染土等高電導(dǎo)率土體中傳播時(shí)會(huì)因?yàn)殡妼?dǎo)損失出現(xiàn)電磁波嚴(yán)重衰減，探頭的末端反射消失，難以確定波在探頭中的行程時(shí)間，導(dǎo)致介電常數(shù)無法計(jì)算，限制TDR技術(shù)在這些材料中的應(yīng)用。土表面的反射信號(hào)包含了電磁波高頻信息，表面反射信號(hào)幅值并不受電介質(zhì)的電導(dǎo)率的影響。為了解決高電導(dǎo)率土體的含水量的測試問題，本文主要介紹了兩種利用電磁波在土體表面的反射波分析獲得介電常數(shù)的方法，并由此計(jì)算土體的含水量。 與傳統(tǒng)的行程時(shí)間法利用探頭的末端反

3、射測試土體介電常數(shù)不同，表面反射方法利用的是電磁波在土體表面的反射的信息，分別在頻域和時(shí)域中進(jìn)行分析。表面反射波形擬和法是一種在頻域中的測試介電常數(shù)的方法，首先利用一種數(shù)值模型分析TDR信號(hào)在非線性、介電彌散系統(tǒng)中的傳播。通過己知介電常數(shù)的介質(zhì)測試信號(hào)標(biāo)定TDR系統(tǒng)參數(shù)。然后利用雙參數(shù)的介電模型對(duì)待測介質(zhì)實(shí)測波形的表面反射區(qū)域進(jìn)行擬合，反演出介電常數(shù)信息。表面反射系數(shù)法是一種在時(shí)域中測試介電常數(shù)的分析方法，與頻域分析方法不同，它直接利用

4、TDR的實(shí)測時(shí)域信號(hào)幅值的信息，建立土表面實(shí)測反射系數(shù)與介電常數(shù)的關(guān)系，并引入了修正系數(shù)ψ來考慮多次反射的影響，通過標(biāo)定的方法得到探頭常數(shù)K和修正系數(shù)ψ后，便可以計(jì)算得到介電常數(shù)。 本文利用表面反射波形擬和法、表面反射系數(shù)法、傳統(tǒng)的行程時(shí)間法三種TDR含水量測試方法對(duì)不同類型土做了測試，并將測試結(jié)果與烘干法比較。試驗(yàn)結(jié)果表明，利用表面反射法測試的土體含水量有足夠的精度，尤其對(duì)于傳統(tǒng)的行程時(shí)間法無法測試的高電導(dǎo)率土體，表面反射法也