专利名称：一种土壤水分计埋设装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于岩土工程土壤水分检测技术领域，尤其是涉及一种土壤水分计埋设装置。
背景技术：
建筑场地由于排水不畅，雨水渗入地下或建筑物本身的给排水管道、供热管道和排水沟破损以及蓄水池和人工湖泊防渗措施不佳等均会引发各类渗漏问题，有时需要设置土壤水分计实时监测地基土的含水率变化，用于工程风险评估与预测预报。土壤水分计是一种通过测量土壤的介电常数，反应土壤体积含水率的测试元件，使用时首先要将土壤水分计探针插入被测土体。现如今，采用人工探井埋设的方式可以将土壤水分计埋设至测试位置，但是存在工期长、成本高、施工安全性差等缺点，而且当被测土体自立性差时则无法 埋设。另外，采用钻孔埋设土壤水分计的方式由于缺乏安装装置和安装方法，出现了无法将土壤水分计准确安装至被测土层或安装质量差等问题。此外，埋设孔的回填土多采用松散的原土或砂土，未采取夯实或任何防水处理措施，结果导致回填土的渗透性远大于原地层，当水体自上而下式渗透时，往往先由埋设孔渗入土中，土壤水分计的测试结果并不能真实准确的反应水体的入渗过程和含水率的时空变化规律。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种土壤水分计埋设装置，其结构简单、使用操作简便且使用效果好，便于推广应用，不仅能将土壤水分计准确安装至被测土层，而且能使土壤水分计准确反应被测土层的真实含水率变化情况。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种土壤水分计埋设装置，其特征在于包括安装筒、夯击板和既能安装于安装筒上也能安装于夯击板上的操作杆，所述操作杆安装于安装筒的正上方后形成对土壤水分计进行安装的安装器，且操作杆安装于夯击板的正上方后形成夯击器；所述安装筒包括底部开口的底筒，所述土壤水分计由下至上插装入底筒内，所述底筒的高度为土壤水分计高度的1/2 2/3，所述底筒上开有供数据线穿出的出线口，所述土壤水分计通过数据线与数据采集仪相接，所述安装于安装筒正上方的操作杆与所述底筒呈同轴布设；所述夯击板包括圆板和沿圆周方向安装在所述圆板上的多个扇形板，多个所述扇形板的结构和尺寸均相同，所述圆板与多个所述扇形板位于同一水平面上，且多个所述扇形板呈均匀布设。上述一种土壤水分计埋设装置，其特征是所述安装筒还包括安装在底筒上且与底筒内部相通的中筒，所述中筒与操作杆之间以螺纹方式进行连接。上述一种土壤水分计埋设装置，其特征是多个所述扇形板的外边缘线均位于同一个圆周线上，且所述圆周线的直径为Φ1;所述圆板的直径为Φ2，其中Φ2 = ^Φ1 ~ |φ1;所述土壤水分计埋于预先开挖形成的埋设孔内，其中φι比埋设孔的 2 5
孔径小40mm 50mm。上述一种土壤水分计埋设装置，其特征是所述中筒上部设置有内螺纹接头一，所述操作杆底部设置有与内螺纹接头一相配合使用的外螺纹接头。上述一种土壤水分计埋设装置，其特征是所述底筒包括上下均开口的圆筒和盖装在所述圆筒上部的盖板，所述盖板中部开有供中筒安装的安装口 ；所述出线口布设在所述盖板上，且所述出线口与所述安装口相通。上述一种土壤水分计埋设装置，其特征是所述底筒的内径比土壤水分计的外径大 4mm 6mm。上述一种土壤水分计埋设装置，其特征是所述扇形板的数量为3个。上述一种土壤水分计埋设装置，其特征是所述夯击板与操作杆之间以螺纹方式进行连接，所述圆板中部开有与所述外螺纹接头配合使用的内螺纹孔。上述一种土壤水分计埋设装置，其特征是3个所述扇形板中相邻两个所述扇形板之间为扇形缺口，且所述扇形缺口的圆心角为45° 50°。上述一种土壤水分计埋设装置，其特征是所述操作杆由多根直杆节段拼装而成的直杆，相邻两根所述直杆节段之间通过连接接头进行连接。本实用新型与现有技术相比具有以下优点I、结构简单、拆装方便其投入成本低。2、主要包括安装器和夯击器两部分，且安装器和夯击器中所采用的操作杆可通用，并且所用的操作杆由多个直线杆段拼接而成，其长度可随意接长以满足不同孔深的埋设需求。3、各组件之间均以螺纹方式进行活动连接，不仅拆装方便，连接可靠，因而携带及运送方便，占用体积小。4、埋设方法步骤简单、操作简易且实现方便，土壤水分计的安装及埋设孔回填土的夯实过程操作均非常简便，并且不会对周侧土体造成扰动。5、埋设方法设计合理且土壤水分计埋设位置准确，土壤水分计安装前对其与数据线的连接位置进行防水处理；实际安装时，先将土壤水分计放入安装筒内腔中，且从安装筒的出线口引出数据线，并牵拉数据线使安装筒与土壤水分计不分离；当土壤水分计放至孔底后，将操作杆立于埋设孔中心位置，竖直下压操作杆使土壤水分计的探针插入被测土体；埋设孔回填时，将数据线引至埋设孔的孔壁处，使用夯实器分层夯实回填土，且每间隔Im设置一层防水砂浆隔水层。6、使用效果好，本实用新型对土壤水分计埋设孔的回填土进行分层夯实，并间隔设置防水砂浆隔水层，当土中水由浅层向深层入渗时，可有效避免水先从埋设孔入渗地下，因此能够真实反应水自上而下的渗透时，土壤水分计所在测试位置处的土体含水率的变化情况。同时，所采用的防水砂浆配比合理，隔水效果好非常高。7、实用价值高且推广应用前景广泛，采用本实用新型进行土壤水分计埋设时，埋设过程受土质条件限制小，且埋设深度不受限制，埋设点定位准确，测试数据的规律性及相关性好，安装成本低，操作简单，成活率高，且施工安全性高。采用本实用新型不仅能使土壤水分计采用钻孔安装至被测土层，而且能使土壤水分计准确反应被测土层的真实含水率变化情况。综上所述，本实用新型结构简单、使用操作简便且使用效果好，便于推广应用，不仅能将土壤水分计采用钻孔准确安装至被测土层，而且能使土壤水分计准确反应被测土层的真实含水率变化情况。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图I为本实用新型所采用安装器的结构示意图。图2为图I的俯视图。图3为图2的I - I剖视图。 图4为本实用新型所采用夯击器的结构示意图。图5为图4的俯视图。图6为图5中I - I剖视图。图7为采用本实用新型将土壤水分计放入安装筒后的结构示意图。图8为采用本实用新型将土壤水分计装入埋设孔时的安装状态示意图。图9为采用本实用新型对埋设孔进行回填时的埋设状态示意图。图10为采用本实用新型对土壤水分计进行埋设时的方法流程框图。附图标记说明I-安装筒；1-1-底筒；1-2-中筒；1-3 —内螺纹接头一 ；2—操作杆；3—连接接头；4一夯击板；5—探针；6—土壤水分计；7—数据线；8—数据采集仪；9一地面；10一埋设孔；11 一钻机；12—回填土层；13—圆球状塑料土袋；14一防水砂浆隔水层；15—防水填充胶；16—自粘防水胶带。
具体实施方式
如图I、图2、图3、图4、图5及图6所示，本实用新型包括安装筒I、夯击板4和既能安装于安装筒I上也能安装于夯击板4上的操作杆2，所述操作杆2安装于安装筒I的正上方后形成对土壤水分计6进行安装的安装器，且操作杆2安装于夯击板4的正上方后形成夯击器。所述安装筒I包括底部开口的底筒1-1，所述土壤水分计6由下至上插装入底筒1-1内，所述底筒1-1的高度为土壤水分计6高度的1/2 2/3，所述底筒1-1上开有供数据线7穿出的出线口，所述土壤水分计6通过数据线7与数据采集仪8相接，安装于安装筒I正上方的操作杆2与所述底筒1-1呈同轴布设。所述夯击板4包括圆板和沿圆周方向安装在所述圆板上的多个扇形板,多个所述扇形板的结构和尺寸均相同，所述圆板与多个所述扇形板位于同一水平面上，且多个所述扇形板呈均匀布设。[0045]本实施例中，所述安装筒I还包括安装在底筒1-1上且与底筒1-1内部相通的中筒1-2，所述中筒1-2与操作杆2之间以螺纹方式进行连接。所述中筒1-2上部设置有内螺纹接头一 1-3，所述操作杆2底部对应设置有与内螺纹接头一 1-3相配合使用的外螺纹接头。本实施例中，所述内螺纹接头一 1-3布设在底筒1-1的正上方。本实施例中，所述底筒1-1包括上下均开口的圆筒和盖装在所述圆筒上部的盖板，所述盖板中部开有供中筒1-2安装的安装口。实际加工时，所述出线口布设在所述盖板上，且所述出线口与所述安装口相通。所述中筒1-2位于底筒1-1的正上方，所述中筒1-2为前部开口的半圆形筒，且所述圆筒的前侧壁上开有竖向开口，所述出线口与所述竖向开口相通。本实施例中，所述底筒的内径比土壤水分计6的外径大4mm 6mm。所述底筒的壁厚为2mm 3mm。·所述竖向开口的宽度L=20mm±5mm，所述中筒1-2的高度大于80mm且其高度为不大于100mm。本实施例中，所述竖向开口的宽度L=20mm，所述中筒1-2的高度为85mm。所述中筒1-2的外径与内螺纹接头一 1-3的直径相同，且二者均比操作杆2的外径大4mm 6mmο本实施例中，多个所述扇形板的外边缘线均位于同一个圆周线上，且所述圆周线
的直径为Φ1 ;所述圆板的直径为Φ2，其中Φ2 = |φ1 ~ ^Φ 。
25实际埋设时，所述土壤水分计6埋于预先开挖形成的埋设孔10内，其中Φ I比埋设孔10的孔径小40mm 50mm。本实施例中，所述扇形板的数量为3个。实际加工制作时，所述圆板与多个所述扇形板加工制作为一体。所述圆板与多个所述扇形板均采用厚度t为20mm 25mm的钢板加工而成。本实施例中，相邻两个所述扇形板之间为扇形缺口，且所述扇形缺口的圆心角(即角α)为45° 50°。本实施例中，所述夯击板4与操作杆2之间以螺纹方式进行连接。所述圆板中部开有与所述外螺纹接头配合使用的内螺纹孔。本实施例中，所述操作杆2由多根直杆节段拼装而成的直杆，相邻两根所述直杆节段之间通过连接接头3进行连接。实际加工时，所述直杆节段的长度为Im 4m，并且所述直杆节段为钢管。所述直杆节段与连接接头3之间以螺纹方式进行连接。本实施例中，所述连接接头3为内螺纹接头二，所述直杆节段的两端均设置有与所述内螺纹接头二相配合使用的外螺纹接头。本实施例中，所述内螺纹接头一 1-3与所述内螺纹接头二的结构和尺寸均相同。综上，实际加工时，安装筒I采用车床整体加工而成。所述操作杆2可根据实际需要，且采用连接接头3进行随意接长，以满足不同孔深的使用需求。所述夯实器与安装器所用的操作杆2和连接接头3的规格一致，因而可通用。结合图8、图9和图10，本实用新型的使用过程如下步骤一、埋设孔钻取根据需埋设土壤水分计6的外径和埋设深度，且采用钻孔设备钻取埋设孔10。[0063]本实施例中，所采用的钻孔设备为位于地面9上的钻机11。实际施工时，所述埋设孔10的孔径为土壤水分计6外径的2倍 3倍。因而，可根据土壤水分计6的外径，对埋设孔10的孔径进行相应调整。本实施例中，所述埋设孔10的孔径为130mm 150mm，并且所述埋设孔10的垂直度偏 差应小于I. 0%。本实施例中，步骤一中钻取埋设孔10时，采用干式钻进方式。实际钻孔时，钻机11采取干式钻进方式，以保持土壤水分计6的埋设点位置处的原始含水率，钻孔过程应避免对埋设点位置的土体产生扰动。另外，钻取埋设孔10时，还需采用取土器在紧临埋设孔10孔底位置上方取高度为15cm的土样，并在室内采用标定后的土壤水分检测仪器对所取土样的土壤质量含水率进行检测，目的在于获取所埋设的土壤水分计6检测位置处，与土壤水分计6所测土壤体积含水率相对应的土壤质量含水率数据。本实施例中，采用所述取土器取土后，所述埋设孔10的孔深刚好达到土壤水分计6的埋设深度。步骤二、数据线接头防水处理对数据线7与土壤水分计6之间的接头进行防水处理。本实施例中，对数据线7与土壤水分计6之间的接头进行防水处理时，先采用防水填充胶15对所述接头进行密封防水处理，再采用自粘防水胶带16进行加强防水处理。实际进行防水处理时，所述自粘防水胶带16采用顺次搭接方式缠绕3层 5层，且搭接幅度为自粘防水胶带16带宽的一半。本实施例中，先用防水填充胶15对数据线7与土壤水分计6之间的连接位置处进行密封防水处理，再采用自粘防水胶带16对防水填充胶15的密封位置及其周围进行加强防水处理，自粘防水胶带16采用顺次搭接方式，搭接幅度为自粘防水胶带16带宽的一半，
缠绕3层 5层。步骤三、土壤水分计安装采用安装器将土壤水分计6送至埋设孔10的孔底后，再采用所述安装器的操作杆2将土壤水分计6的探针5向下插入至埋设孔10孔底的被测土体内；之后，将所述安装器自埋设孔10内提出。本实施例中，步骤三中采用安装器将土壤水分计6送至埋设孔10的孔底之前，先采用数据采集仪8测定土壤水分计6的初始检测值。采用安装器将土壤水分计6送至埋设孔10的孔底时，先在地面9上将土壤水分计6由下至上插装入安装筒I内，并将数据线7自所述出线口引出，详见图7 ;之后，再采用安装器将土壤水分计6由上至下逐渐下放至埋设孔10的孔底，且下放过程中，通过向上牵拉数据线7使得土壤水分计6始终处于安装筒I内；待将土壤水分计6下放至孔底后，将所述安装器的操作杆2调整为与埋设孔10的竖向中心线重合，之后通过竖向下压操作杆2将探针5向下插入至被测土体内，同时采用数据采集仪8监控土壤水分计6的检测值，待土壤水分计6的检测值稳定后，上提操作杆2并使得安装筒I与土壤水分计6分离。综上，安装之前，先在地面9上将土壤水分计6放置于安装筒I内，且将数据线7从安装筒I的出线口引出，当将土壤水分计6向埋设孔10内放置时，数据线7随操作杆2的接长同步加长，并向上牵拉数据线7，且牵拉数据线7所用力度以能保证土壤水分计6与安装筒I不脱离即可。[0077]当土壤水分计6放至孔底后，将操作杆2立于埋设孔10的中心位置，竖直下压操作杆2将探针5插入被测土体，同时采用数据采集仪8监控土壤水分计6的数值变化，数据稳定后，缓慢上提操作杆2，使安装筒I与土壤水分计6分离，则完成土壤水分计6的安装过程。步骤四、埋设孔回填，其回填过程如下步骤401、初步回填先采用原土对埋设孔10进行虚铺回填且虚铺回填厚度为30cm±5cm，再回填一个直径与埋设孔10内径相同的圆球状塑料土袋13，之后再采用回填土进行虚铺回填且虚铺回填厚度为20cm±5cm，然后采用夯击器对当前所回填的土体进行夯实，直至圆球状塑料土袋13上下方的回填土体密度均为I P I. 2 P时为止，其中P为埋设孔10所处位置的原土体密度。本实施例中，步骤401中进行初步回填之前，将数据线7引向埋设孔10的孔口边`
缘并固定。实际进行回填时，步骤401中所述原土为与埋设孔10所处位置的原土体含水率接近的原土。本实施例中，所述原土的含水率与埋设孔10所处位置的原土体含水率相同。本实施例中，所述圆球状塑料土袋13回填至埋设孔10后，将数据线7被圆球状塑料土袋13挤向埋设孔10的孔壁。本实施例中，进行初步回填时，先采用与埋设点含水率接近的原土进行虚铺且虚铺厚度为30cm，然后将圆球状塑料土袋13放入埋设孔10中，数据线7被塑料土袋13挤向埋设孔10孔壁，之后再次虚铺20cm的回填土，然后采用夯击器夯实回填土，夯实后圆球状塑料土袋13上下方的回填土体密度为Ip I. 2 P，且夯实后形成回填土层12。步骤402、后续回填采用回填土对埋设孔10进行继续回填，直至将埋设孔10填平；且继续回填过程中，采用所述夯击器对回填土体进行夯实直至将所填土体密度为I P I. 2 P时为止。本实施例中，采用回填土对埋设孔10进行继续回填时，分多次进行回填；且每次回填时，均先采用回填土进行虚铺回填且虚铺回填厚度为IOcm 15cm，再采用所述夯击器对进行夯实直至当前所回填土体密度为Ip I. 2 P时为止，其中P为埋设孔10所处位置的原土体密度。因而，采用回填土对埋设孔10进行继续回填时，采用分层回填方式。本实施例中，当前所回填土体的密度为Ip 1.2p时，便可停止夯实，继续进行上一层的回填土虚铺。同时,采用回填土对埋设孔10进行继续回填时,每隔Ah设置一个厚度为5cm IOcm的防水砂衆隔水层14,其中Ah=lm±0. lm。本实施例中，Ah=lm。实际施工时,可根据具体需要，对防水砂浆隔水层14的厚度进行相应调整。本实施例中，所述防水砂浆隔水层14由防水砂浆浇注而成，所述防水砂浆由水泥砂浆和防水粉均匀混合而成，所述水泥砂浆由水、水泥和砂子均匀混合而成，所述水泥砂浆的水灰比为O. 6 O. 65，且所述水泥砂浆中水泥与砂子的重量比为I : 2.5，所述防水粉与所述水泥砂浆中的水泥之间的重量比为3 100 5 100，所述砂子为中砂或细砂。实际埋设过程中，步骤401中采用夯击器对当前所回填的土体进行夯实和步骤402中继续回填过程中采用所述夯击器对回填土体进行夯实时，所述夯击器均连续进行多次夯击，且夯击高度为30cm±5cm。[0090]本实施例中，步骤401中采用夯击器对当前所回填的土体进行夯实和步骤402中继续回填过程中采用所述夯击器对回填土体进行夯实时，夯击高度均为30cm。其中，步骤401中，进行夯实时，夯击板4抬高30cm (即夯击高度为30cm)，夯击30次 40次。步骤402中，每次填土后夯击板4抬高30cm且夯击板4夯击20次。对于不同回填土料，实际夯击次数可通过现场试验确定，即在土壤水分计6埋设场地上钻探一个与土壤水分计6埋设孔条件相同的钻孔，进行回填土夯实试验。试验时需要控制回填土料的性质及虚铺厚度、夯击板抬高、夯击力度等相同，检测当回填土密度为Ip 1.2p时的夯击次数，作为土壤水分计埋设时使用的控制夯击数。其中P为所述进行夯击试验的钻孔所处位置的原土体密度。另外，所述埋设孔12回填完后，所用回填土的总量应大于钻孔时带出的钻探土量。本实施例中，步骤401中初步回填完成后，应设直一层防水砂衆隔水层14。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种土壤水分计埋设装置，其特征在于包括安装筒(I)、夯击板(4)和既能安装于安装筒(I)上也能安装于夯击板(4)上的操作杆(2)，所述操作杆(2)安装于安装筒(I)的正上方后形成对土壤水分计(6)进行安装的安装器，且操作杆(2)安装于夯击板(4)的正上方后形成夯击器；所述安装筒(I)包括底部开口的底筒(1-1 )，所述土壤水分计(6)由下至上插装入底筒(1-1)内，所述底筒(1-1)的高度为土壤水分计(6)高度的1/2 2/3，所述底筒(1-1)上开有供数据线(7)穿出的出线口，所述土壤水分计(6)通过数据线(7)与数据采集仪(8)相接，所述安装于安装筒(I)正上方的操作杆(2)与所述底筒呈同轴布设；所述夯击板(4)包括圆板和沿圆周方向安装在所述圆板上的多个扇形板，多个所述扇形板的结构和尺寸均相同，所述圆板与多个所述扇形板位于同一水平面上，且多个所述扇形板呈均 匀布设。
2.按照权利要求I所述的一种土壤水分计埋设装置，其特征在于所述安装筒(I)还包括安装在底筒(1-1)上且与底筒(1-1)内部相通的中筒(1-2)，所述中筒(1-2)与操作杆(2)之间以螺纹方式进行连接。
3.按照权利要求I或2所述的一种土壤水分计埋设装置，其特征在于多个所述扇形板的外边缘线均位于同一个圆周线上，且所述圆周线的直径为Φ1 ;所述圆板的直径为Φ2，其中Φ2 = +Φ ~ ^ Φ I;所述土壤水分计(6)埋于预先开挖形成的埋设孔(10)内，其25中Φ1比埋设孔(10)的孔径小40mm 50_。
4.按照权利要求2所述的一种土壤水分计埋设装置，其特征在于所述中筒(1-2)上部设置有内螺纹接头一(1-3)，所述操作杆(2)底部设置有与内螺纹接头一(1-3)相配合使用的外螺纹接头。
5.按照权利要求2或4所述的一种土壤水分计埋设装置，其特征在于所述底筒(1-1)包括上下均开口的圆筒和盖装在所述圆筒上部的盖板，所述盖板中部开有供中筒(1-2)安装的安装口 ；所述出线口布设在所述盖板上，且所述出线口与所述安装口相通。
6.按照权利要求2或4所述的一种土壤水分计埋设装置，其特征在于所述底筒的内径比土壤水分计(6)的外径大4mm 6mm。
7.按照权利要求3所述的一种土壤水分计埋设装置，其特征在于所述扇形板的数量为3个。
8.按照权利要求7所述的一种土壤水分计埋设装置，其特征在于所述夯击板(4)与操作杆(2)之间以螺纹方式进行连接，所述圆板中部开有与所述外螺纹接头配合使用的内螺纹孔。
9.按照权利要求7所述的一种土壤水分计埋设装置，其特征在于3个所述扇形板中相邻两个所述扇形板之间为扇形缺口，且所述扇形缺口的圆心角为45° 50°。
10.按照权利要求I或2所述的一种土壤水分计埋设装置，其特征在于所述操作杆(2 )由多根直杆节段拼装而成的直杆，相邻两根所述直杆节段之间通过连接接头(3 )进行连接。
专利摘要本实用新型公开了一种土壤水分计埋设装置，包括安装筒、夯击板和既能安装于安装筒上也能安装于夯击板上的操作杆，操作杆安装于安装筒的正上方后形成对土壤水分计进行安装的安装器，且操作杆安装于夯击板的正上方后形成夯击器；安装筒包括底部开口的底筒，土壤水分计由下至上插装入底筒内，底筒上开有供数据线穿出的出线口，土壤水分计通过数据线与数据采集仪相接；夯击板包括圆板和沿圆周方向安装在圆板上且呈均匀布设的多个扇形板，圆板与多个扇形板位于同一水平面上。本实用新型结构简单、操作简便且使用效果好，便于推广应用，不仅能将土壤水分计采用钻孔准确安装至被测土层，且能使土壤水分计准确反应被测土层的真实含水率变化情况。
文档编号E02D1/00GK202767044SQ201220443028
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者刘争宏, 于永堂, 郑建国, 张炜 申请人:机械工业勘察设计研究院