非饱和土壤的吸应力测量装置的制造方法
【专利说明】非饱和±壤的吸应力测量装置 【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测量±壤的吸应力（suctionstress)的装置，更具体地说，本发 明涉及一种测量吸应力特征（suctionstresscharacteristic)的非饱和±壤的吸应力测 量装置，该吸应力特征用来评估±壤的应力状态并针对基于含水量的地基强度进行预测及 评估。
[0002] 而且，现有地基结构物设计仅W饱和±及干燥±为对象进行设计并且W支撑力小 于非饱和状态时的状态设计而导致过度设计并浪费成本的问题，本发明为了解决现有技术 的上述问题而提供非饱和±壤的吸应力测量装置，该装置能够准确轻易地测量非饱和±壤 的吸应力W求得非饱和±壤的吸应力特征曲线（SuctionStressQiaracteristicQirve; SSCC)。
[0003] 并且，现有的吸应力测量方法为了求得非饱和±壤的吸应力特征曲线（SSCC)而 利用不同的个别测量装置与方法求得±壤的基质吸力（matricsuction)与体积含水量 (volumetricwatercontent)并且利用各测量值进行演算后求得吸应力而使得其测量过 程非常繁杂不便，本发明为了解决现有技术的上述问题而提供非饱和±壤的吸应力测量装 置，该装置W能够利用单一装置同时测量非饱和±壤的基质吸力与体积含水量地构成而得 W轻易地求得非饱和±壤的吸应力特征曲线（SSCC)。 【【背景技术】】
[0004] 泥±通常可W根据地下水位位置、降雨渗透等因素而区分为饱和±、非饱和±及 干燥±，从过去到现在为止，设计地基结构物时主要W饱和±及干燥±为对象进行了地基 结构物的设计。
[0005] 该是因为，把自然地基视为饱和状态时，不仅能够比较简单地进行稳定解析，而且 饱和状态的地基由于应力比非饱和状态小而W支撑力较小的状态地进行安全设计，但是在 该种情形下会导致过度设计而浪费成本。
[0006] 更进一步，由于实际地基不是饱和±的情形较多，因此很难使用古典的饱和±概 念与原理合理地解释及预测实际地基上发生的现象与举动，从而导致很多问题。
[0007] 更具体地说，非饱和±是干燥± (化ysoil)与饱和±(saturatedsoil)的中间领 域，也称为局部饱和±(partiallysa化ratedsoil)，该非饱和±所呈现出的举动特性无法 由古典饱和±理论说明。
[0008] 因此，为了理解非饱和地基的举动化ehavior)，最重要的是准确地算出±水特征 曲线（SoilWaterCharacteristicCurve,SWCC)、非饱和渗透系数、非饱和剪切强度之类的 非饱和地基参数（SoilParameter)。
[0009] 在此，理解非饱和±的举动时最重要的因素是±水特征曲线（SWCC)，该±水特征 曲线（SWCC)的定义可W由含水比或饱和度与基质吸力的关系或应力状态变量规定。
[0010] 而且在±水特征曲线（SWCC)中，吸应力可定义为基质吸力与体积含水量的乘积， 吸应力特征曲线（SuctionStressQiaracteristicQirve;SSCC)则表不该吸应力与基质吸 力或体积含水量的相关关系，是一种评估非饱和±的应力状态的重要指标。
[0011] 因此，为了求得该±壤的吸应力而需要知道基质吸力与体积含水量，为了求得体 积含水量而测量±壤的水分含量，即测量±壤的含水率的方法主要分为直接法与间接法。
[0012] 更具体地说，直接法是从±壤试剂干燥前后的重量差求得水分含量的方法，间接 法是另行利用中子应用法、TDR(TimeDomainReflectometry)法、干湿球（Psyc虹ometry) 法等测量装置的方法。
[0013] 在此，从中子水分测量仪的中子放射源（放射能源）出来的中子由于和±壤内各 种原子碰撞散射而成为慢中子（Slow Neutron)时不会继续损失能量而会在±壤内扩散，其 中，能让快速中子变成慢速中子的最有效元素是其原子核的尺寸与质量相似于中子的氨原 子，中子法（Neutron Scattering)利用±壤内的±壤水分减少时氨原子的减少量最多的原 理而W放射能探测器值etector)检测慢速中子并加W数字化后测量体积水分含量。
[0014] 前述中子法虽然能够简便迅速地W非破坏方式随时测量同一地点的各深度的水 分含量，但中子水分测量仪（NeutronMois化reMeter)的价格高昂并且存在着放射线的危 险。
[0015] 与此相比，TDR法的原理如下，检测器（TDRTrace)生成高频时高频沿着由一双平 衡棒构成的传感器棒流动后在棒的末端重新回归，此时，利用传播速度随着传感器棒周围 的±壤水分含量而不同的原理通过传播速度测量±壤水分含量，由于其测量误差非常小而 在近来成为求取±壤体积含水量的代表性设备并得到了广泛应用。
[0016] 而且，求取±壤基质吸力的方法也有很多，例如，利用张力计（Tensiometer)的方 法就是其中之一。
[0017] 更具体地说，张力计包括多孔性陶瓷杯、与其连接而充水的管及压力计，使用其直 径等于张力计的金属管或螺旋钻（auger)钻到所需要的深度后倒入若干水（约50mL)及同 量±壤制成泥浆，然后把张力计置于孔内并且稍微扭曲地予W固定，此时如果±壤与张力 计之间有间隙则重新用泥±填充管周围W避免水沿着管流动，如前所述地完成了埋设作业 后使用经过脱气的蒸觸水（或者煮沸后过滤的水）填充张力计管（tube),等到±壤与张力 计形成均衡时（约3~6小时）读取初始值而得W测量±壤的基质吸力。
[0018] 并且，如前所述的用来求取±壤的基质吸力或体积含水量的现有测量装置技术可 W举例如下，韩国公开实用新型公报第20-2013-0006510号所掲示的±壤水分测量仪W能 够拆卸更换的方式构成本体下部而得W在测量仪本体被置入±壤时发生破损的情况作出 因应措施，韩国注册实用新型公报第20-0433817号所掲示的盆花栽培用小型张力计能够 顺利地管理小型花盆内的床±的水分状态而得W提高作物生产性。
[0019] 更进一步，韩国注册专利公报第10-0860010号掲示了制作小尺寸气孔的多孔杯 而得W测量lOOKPa W上的水分张力的多孔杯及其多孔质陶瓷烧结方法，国际公开专利公 报W02001/46681号所掲示的±壤灌水控制方法及装置事先针对测量对象的±壤求得pF值 与体积含水率的相关关系并且在测量±壤的体积含水率后把测量出来的±壤的体积含水 率换算成±壤的pF值，然后根据pF值控制±壤的灌水。
[0020] 前文的技术内容说明了测量±壤的含水率的各种装置或张力计，但现有技术的内 容大部分仅涉及±壤的含水率测量装置或张力计中的一个而存在着一定的局限性。
[0021] 亦即，如前所述地为了求得作为评估非饱和±应力状态的重要指标使用的吸应力 特征曲线（sscc)而需要测量±壤的吸应力，为此则需要求得基质吸力与体积含水量，现有 方法先分别测量该基质吸力与体积含水量并且利用各测量值进行演算后求得吸应力，不仅 需要承受另行利用装置分别测量各值而导致的繁杂度与成本上升，还会因为反复测量而导 致误差发生。
[0022]因此，优选地，为了解决前述现有技术的问题而需要提供一种利用单一装置同时 测量非饱和±壤的基质吸力与体积含水量并且从测量出来的值自动算出吸应力特征曲线 (SSCC)的新结构型非饱和±壤的吸应力测量装置，但目前为止还没有提供能够符合该些条 件的装置或方法。
[002引【先前技术文献】
[0024](专利文献1)
[00巧]1.韩国实用新型公开公报第20-2013-0006510号（2013. 11. 13.)
[0026] 2.韩国实用新型注册公报第20-0433817号（2006. 12. 07.)
[0027] 3.韩国专利注册公报第 10-0860010 号（2008. 09. 18.)
[0028] 4.国际公开专利公报 W02001/46681 号（2001. 06. 28.)
[0029]【解决的技术课题】
[0030] 为了解决如前所述的现有技术的问题，本发明的目的是提供一种非饱和±壤的吸 应力测量装置，现有的地基结构物设计仅W饱和±及干燥±为对象进行设计并且W支撑力 小于非饱和状态时的状态设计而导致过度设计并浪费成本，本发明为了解决现有技术的上 述问题而提供的非饱和±壤的吸应力测量装置利用单一装置准确轻易地测量±壤的吸应 力W求得非饱和±壤的吸应力特征曲线（Suction Stress Qiaracteristic Qirve ;SSCC)。
[0031] 而且，本发明的另一个目的是提供一种非饱和±壤的吸应力测量装置，现有的吸 应力测量方法为了求得非饱和±壤的基质吸力与体积含水量而利用不同的个别测量装置 与方法测量并且利用各测量值进行演算后求得吸应力而使得其测量过程非常繁杂不便，本 发明所提供的非饱和±壤的吸应力测量装置W单一装置同时测量基质吸力与体积含水量 W求得±壤的吸应力特征曲线（SS