專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于NAPLs污染砂性土場(chǎng)地勘察的原位連續(xù)貫入觸探探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及勘測(cè)觸探探頭，尤其是涉及一種用于NAPLs污染砂性土場(chǎng)地勘察的原位連續(xù)貫入觸探探頭。
背景技術(shù)：
隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及化工產(chǎn)品的普遍使用，以燃油(如柴油)、氯代烴(如四氯化碳)、芳香胺(如苯胺)等為代表的非水相液體(NAPLs)對(duì)土壤及地下水的污染問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)。此類(lèi)型的污染場(chǎng)地因具有污染區(qū)域空間分布離散性大、污染物遷移深度深的特點(diǎn)，從而造成了勘察的困難。對(duì)于NAPLs污染場(chǎng)地，傳統(tǒng)的勘察方法是在現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取樣然后在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行化學(xué)分析。該方法存在耗時(shí)、取原狀樣困難、費(fèi)用高的缺點(diǎn)，因此，如何快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)的勘測(cè)污染區(qū)域的范圍及污染程度，是這類(lèi)污染場(chǎng)地修復(fù)面臨的首要環(huán)節(jié)。近年來(lái)，國(guó)外諸多學(xué)者都實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了土介質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)(介電常數(shù)、電導(dǎo)率)能有效表征土壤中NAPLs的含量，可作為NAPLs污染土的檢測(cè)指標(biāo)。因此發(fā)明一種能夠快速、連續(xù)、準(zhǔn)確獲得污染場(chǎng)地中不同土層電學(xué)性質(zhì)的觸探探頭，對(duì)NAPLs污染場(chǎng)地的快速篩查具有重要的價(jià)值。原位靜力觸探(CPT)儀可以快速、連續(xù)貫入并測(cè)試各土層的力學(xué)特性(即錐尖阻力和側(cè)摩阻力)，是巖土工程勘察中常用工具。目前，針對(duì)污染場(chǎng)地的原位勘察，國(guó)內(nèi)外有些學(xué)者(如國(guó)外Campanella等，國(guó)內(nèi)劉松玉)提出了電阻率方法，并研制了測(cè)試土介質(zhì)電阻率的觸探探頭，用于重金屬離子污染土的探測(cè)。然而，實(shí)踐證明電阻率探頭難以有效探測(cè)NAPLs污染土。時(shí)域反射法能同時(shí)測(cè)得介質(zhì)的介電常數(shù)和電導(dǎo)率(電阻率倒數(shù))，其中介電常數(shù)可較好的表征NAPLs污染土中NAPLs的含量。此外，電導(dǎo)率作為輔助參數(shù)可對(duì)測(cè)試結(jié)果予以校驗(yàn)
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提 供一種用于NAPLs污染砂性土場(chǎng)地勘察的原位連續(xù)貫入觸探探頭。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型包括探桿，在探桿下面依次設(shè)有摩擦桶和圓錐形探頭。在所述探桿與摩擦桶之間還裝有時(shí)域反射法測(cè)試探頭；該時(shí)域反射法測(cè)試探頭的結(jié)構(gòu)如下:在中空的Derlin棒的上端與探桿用螺紋連接；在Derlin棒中部的一段圓柱面上嵌入對(duì)稱(chēng)分布的六根不銹鋼針；六根不銹鋼針上、下端與Derlin棒分別用螺釘固定；兩根同軸電纜從觸探探桿經(jīng)上端的Derlin棒中空部分穿入，其中不銹鋼針上端且通過(guò)Derlin棒直徑的一對(duì)螺釘分別與各自同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體焊接，位于所述一對(duì)螺釘兩側(cè)的相鄰兩個(gè)螺釘各自為一組，分別與各自同軸電纜外導(dǎo)體焊接，摩擦桶的上端與Derlin棒下端用螺紋連接；在摩擦桶的下端安裝圓錐形探頭。所述六根不銹鋼針的直徑均為4mm，長(zhǎng)度均為200mm。[0009]本實(shí)用新型具有的有益效果是:I)該探頭同時(shí)測(cè)得土壤介質(zhì)的介電常數(shù)、電導(dǎo)率、錐尖阻力以及側(cè)摩阻力，其中錐尖阻力以及側(cè)摩阻力用來(lái)鑒定飽和砂性土及密實(shí)度，介電常數(shù)用來(lái)表征砂性土中NAPLs污染物的含量，此外，電導(dǎo)率作為輔助參數(shù)，通過(guò)砂性土電導(dǎo)率與含水量的相關(guān)關(guān)系對(duì)測(cè)試結(jié)果予以校驗(yàn)。2)該探頭與傳統(tǒng)的靜力觸探(CPT)儀結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)原位快速、連續(xù)貫入和準(zhǔn)確的測(cè)量，達(dá)到了快速篩查NAPLs污染區(qū)域范圍及污染程度的目的。3)本實(shí)用新型設(shè)置了兩根同軸電纜可進(jìn)行平行的測(cè)試，提高了測(cè)試結(jié)果的可靠性。4)該發(fā)明對(duì)測(cè)試砂性土介電常數(shù)和電導(dǎo)率的標(biāo)定過(guò)程具有理論依據(jù)強(qiáng)，過(guò)程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1本實(shí)用新型時(shí)域反射法測(cè)試探頭I一I截面的截面圖。圖3是飽和砂土中介電常數(shù)與NAPLs體積含量關(guān)系。圖4是飽和砂土中電導(dǎo)率與體積含水量關(guān)系。圖5是人工設(shè)置的NAPLs污染砂土層狀分布圖。圖6是針對(duì)圖5設(shè)置的NAPLs污染砂土層狀分布，測(cè)得的時(shí)域反射波形圖。
·[0020]圖中:1、同軸電纜，2、Derlin棒，3、螺紋，4、螺釘，5、不銹鋼針，6、摩擦桶，7、圓錐形探頭，8、探桿。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括探桿8，在探桿8下面依次設(shè)有摩擦桶6和圓錐形探頭7 (即傳統(tǒng)靜力觸探儀探頭)；在所述探桿8與摩擦桶6之間還裝有時(shí)域反射法測(cè)試探頭；該時(shí)域反射法測(cè)試探頭的結(jié)構(gòu)如下:本實(shí)用新型在中空的Derlin棒2的上端與探桿8用螺紋3連接；在061'1丨11棒2中部的一段圓柱面上嵌入對(duì)稱(chēng)分布的六根不銹鋼針5 ;六根不銹鋼針5上、下端與Derlin棒2分別用12個(gè)螺釘4固定；兩根同軸電纜I從探桿經(jīng)上端的Derlin棒中空部分穿入，其中不銹鋼針上端且通過(guò)Derlin棒2直徑的一對(duì)螺釘4分別與各自同軸電纜I內(nèi)導(dǎo)體焊接，位于所述一對(duì)螺釘4兩側(cè)的相鄰兩個(gè)螺釘4各自為一組，分別與各自同軸電纜I外導(dǎo)體焊接，其具體連接方式見(jiàn)圖2中箭頭所示；摩擦桶6的上端與Derlin棒2下端用螺紋3連接；在摩擦桶6的下端安裝圓錐形探頭7。所述六根不銹鋼針5的直徑均為4mm，長(zhǎng)度均為200mm。這六根鋼針及其相連的兩根同軸電纜組成了時(shí)域反射法測(cè)試探頭，現(xiàn)場(chǎng)勘查時(shí)，通過(guò)信號(hào)發(fā)射器發(fā)射一個(gè)電磁脈沖，此脈沖通過(guò)同軸電纜及不銹鋼針傳播，在遇到阻抗不連續(xù)的地方發(fā)生反射并由示波器記錄該反射信號(hào)，最終通過(guò)分析該反射信號(hào)獲得介質(zhì)的介電常數(shù)和電導(dǎo)率。所述時(shí)域反射法測(cè)試探頭安裝在傳統(tǒng)靜力觸探儀(CPT)的探桿上。[0025]本實(shí)用新型的工作原理如下:I)該觸探探頭對(duì)砂性土介電常數(shù)及電導(dǎo)率的標(biāo)定按如下公式進(jìn)行:介電常數(shù):K =a{-Y +b
Ij其中，K為測(cè)試介質(zhì)介電常數(shù)，a, b為標(biāo)定參數(shù)可以通過(guò)測(cè)量幾組已知介電常數(shù)的介質(zhì)來(lái)標(biāo)定，c為光速(3X108m/s)，At為儀器測(cè)量參數(shù)，L為不銹鋼針長(zhǎng)度。電導(dǎo)率:
Va = a— + h
K其中，σ為測(cè)試介質(zhì) 電導(dǎo)率，a, b為標(biāo)定參數(shù)，可以通過(guò)測(cè)量幾組已知電導(dǎo)率的介質(zhì)來(lái)標(biāo)定，V。, V00為儀器測(cè)量參數(shù)。2)通過(guò)測(cè)得的土層性質(zhì)參數(shù)對(duì)NAPLs污染土的評(píng)價(jià)過(guò)程:首先由靜力觸探儀探頭測(cè)得的錐尖阻力和側(cè)摩阻力對(duì)地層中飽和砂性土層以及密實(shí)度進(jìn)行鑒別，然后用介電常數(shù)表征NAPLs污染物的含量，最后通過(guò)電導(dǎo)率與含水量的相關(guān)關(guān)系對(duì)表征結(jié)果予以校驗(yàn)。本實(shí)用新型中，對(duì)于錐尖阻力及側(cè)摩阻力的相關(guān)數(shù)據(jù)按規(guī)范的方法進(jìn)行處理。3) NAPLs污染物含量與介電常數(shù)關(guān)系及污染層面確定:圖3表示飽和砂土中NAPLs污染物體積含量與介電常數(shù)的關(guān)系，圖4表示飽和砂土中體積含水量與電導(dǎo)率的關(guān)系。從圖中可以看出介電常數(shù)隨NAPLs含量的增加而顯著地減小，電導(dǎo)率則隨體積含水量的增加而顯著增加。圖5表示人工設(shè)置的NAPLs污染砂土層狀分布圖。圖6是針對(duì)圖5所設(shè)置土層分布情況測(cè)試得出的時(shí)域反射波形圖，從圖中可以看出，由反射波形可以清楚的分辨出NAPLs污染土層上下界面的位置。
權(quán)利要求1.一種用于NAPLs污染砂性土場(chǎng)地勘察的原位連續(xù)貫入觸探探頭，包括探桿，在探桿下面依次設(shè)有摩擦桶和圓錐形探頭；其特征在于:在所述探桿與摩擦桶之間還裝有時(shí)域反射法測(cè)試探頭；該時(shí)域反射法測(cè)試探頭的結(jié)構(gòu)如下:在中空的Derlin棒的上端與探桿用螺紋連接；在Derlin棒中部的一段圓柱面上嵌入對(duì)稱(chēng)分布的六根不銹鋼針；六根不銹鋼針上、下端與Derlin棒分別用螺釘固定；兩根同軸電纜從探桿經(jīng)上端的Derlin棒中空部分穿入，其中不銹鋼針上端且通過(guò)Derlin棒直徑的一對(duì)螺釘分別與各自同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體焊接，位于所述一對(duì)螺釘兩側(cè)的相鄰兩個(gè)螺釘各自為一組，分別與各自同軸電纜外導(dǎo)體焊；摩擦桶的上端與Derlin棒下端用螺紋連接；在摩擦桶的下端安裝圓錐形探頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于NAPLs污染砂性土場(chǎng)地勘察的原位連續(xù)貫入觸探探頭，其特征在于:所 述六根不銹鋼針的直徑均為4mm，長(zhǎng)度均為200mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于NAPLs污染砂性土場(chǎng)地勘察的原位連續(xù)貫入觸探探頭。在傳統(tǒng)靜力觸探儀的探桿與摩擦桶間安裝時(shí)域反射測(cè)試探頭；該時(shí)域反射測(cè)試探頭結(jié)構(gòu)如下中空的Derlin棒外表面嵌入對(duì)稱(chēng)的六根不銹鋼針并與Derlin棒用螺釘固定；兩根同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體分別與Derlin棒上端的，并且通過(guò)直徑的一對(duì)螺釘焊接，位于所述一對(duì)螺釘兩側(cè)的相鄰兩個(gè)螺釘各自為一組，分別與各自同軸電纜外導(dǎo)體焊接。該觸探探頭可以快速、連續(xù)、準(zhǔn)確的測(cè)得不同深度土層的介電常數(shù)、電導(dǎo)率、錐尖阻力和側(cè)摩阻力。利用這些電學(xué)和力學(xué)參數(shù)可鑒定NAPLs污染砂性土場(chǎng)地污染區(qū)域及污染程度。本實(shí)用新型為NAPLs污染場(chǎng)地的快速篩查提供了有力的工具。
文檔編號(hào)G01V3/12GK203101660SQ20132003461
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者詹良通, 穆青翼, 陳云敏, 柯瀚 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)