Устройство для измерения влажности грунта в полевых условиях

АКТУАЛЬНОСТЬ. При строительстве дорог, подготовке фундаментов для высотных зданий необходима информация о таком важном параметре, как плотность скелета грунта – отношение массы частиц грунта к объему образца ненарушенной структуры. Точное определение этого параметра является важной задачей, поскольку данный параметр имеет нелинейную зависимость от влажности. Следовательно, в узком диапазоне изменения влажности, плотность скелета грунта становится максимальной, что делает такой грунт наиболее благоприятным для проведения строительных работ. ЦЕЛЬ. Разработать автономное устройство для измерения влажности грунта в полевых условиях. МЕТОДЫ. Для разработки устройства измерения влажности грунта использовался диэлькометрический метод. Это косвенный метод измерения влажности веществ, основанный на зависимости диэлектрической проницаемости этих веществ от их влажности. РЕЗУЛЬТАТЫ. Было разработано автономное устройство определения влажности грунта использующее диэлькометрический метод, предназначенное для использования в полевых условиях, что значительно ускоряет процесс анализа и обработки результатов измерения, а, следовательно, и процесс обработки информации о состоянии грунта. В ходе проекта были проведены эксперименты по измерению емкости в зависимости от влажности и температуры на различных частотах от 100 Гц до 100 кГц в различных типах грунтов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Было разработано устройство определения влажности грунта и предложена методика определения влажности и плотности скелета грунта диэлькометрическим методом, проведены предварительные эксперименты. Однако в ходе экспериментов обнаружилась зависимость от температуры для низких частот, поэтому необходима дополнительная калибровки по температуре.

1. Сазонова С.А., Румянцев С.Д. Применение экспресс-методов для определения характеристик насыпных грунтов // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. – 2017. – Т. 8, № 3. – С. 113–120. DOI: 10.15593/2224-9826/2017.

2. Сазонова С.А., Пономарев А.Б. О некоторых результатах исследований насыпных грунтов // Изв. вузов. Строительство. – 2016. – № 2 (686). – С. 109–116.

3. В. А. Шадских, В. Е. Кижаева, В. О. Пешкова, И. А. Шушпанов, З. Ф. Иванищева, Е. С. Смирнов // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(33), Перспективы использования влагомера для оперативного определения влажности почвы, 2019.

4. Fleming P.R., Frost M.W., Lambert J.P. A review of the lightweight deflectometer (lwd) for routine insitu assessment of pavement material stiffness.

5. Брюховецкий А.Н., Скрыпников А.В., Бондарев А.Б., Берестовой А.А., Микова Е.Ю., Яровенко А. А. Комплексный метод измерения теплофизических характеристик грунтов земляного полотна автомобильной дороги, журнал СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ, 2023 г. № 4. с.34-37.

6. Kopf F., Adam D., Paulmichl I. Investigation of the dynamic plate loading test with the light weight deflectometer using the boundary element // TIC service group. – URL: http://www.ticservicegroup.com.au/wp-content/uploads/2011/11/Investigation_of_ZFG_2000_using_Boundary_Element_Method.pdf (дата обращения: 10.03.2024).

7. Maria J.S. The application of the modern method of embakment compaction control // Journal of Civil Engineering and Management. – 2004. – Vol. X, suppl. 1. – P. 45–50.

8. Fleming P.R., Frost M.W., Lambert J.P. A review of the lightweight deflectometer (lwd) for routine insitu assessment of pavement material stiffness. TIC service group, available at: http://www.ticservicegroup.com.au/wp-content/uploads/2007_uk_portable_fwd_evaluation.pdf (дата обращения: 11.03.2024).

9. Use of the light weight deflectometer (lwd) at highland valley copper mine / K. Neil Singh [et al.] // TIC service group. – URL: http://www.ticservicegroup.com.au/wpcontent/uploads/Use_of_the_Light_Weight_Deflectometer.pdf (дата обращения: 15.03.2024).

10. Пономарев А.Б., Сазонова С.А., Румянцев С.Д. О современных методах экспресс-контроля характеристик насыпных грунтов. Журнал геотехника Учредители: 2017г.,№3, с. 4-8.

11. Александрова Н.П., Семенова Т.В. Совершенствование методов экспресс-контроля уплотнения грунтов в земляном полотне лесных дорог. Часть 1. Обобщающая математическая модель // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 6-2(48). С. 10-14.

12. Панкова, Т. А. Применение современных методов определения влажности почвы / Т. А. Панкова // Научная жизнь. – 2016. – № 4. – С. 130–137.

13. Study of the precision farming with soil maps describing environmental load using a real-time soil sensor / H. Umeda, S. Shibusawa, T. Okayama, D. Y. Sakuma, T. Kaho, K. Ninomiya // J. Japan. Soc. Agr. Mach. – 2011. – Vol. 73, № 1. – P. 37–44.

14. Аскеров К.А., Мардахаев А.В., Хидиров А.Ш. О диэлькометрическом методе измерения влажности почвы (TDR метод) DOI: 10.52171/2076-0515_2022_14_03_104_122 Вестник Азербайджанской инженерной академии 2022, т. 14, №3, с. 104-122.

15. Robinson D.A., Jones S.B., Wraith J.M., Or D., and Friedman S.P. A review of advances in dielectric and electrical conductivity measurement in soils using time domain reflectometry // Vadose Zone J., vol. 2, pp 444–475, 2003 (in English)

16. Rothe A., Weis W., Kreutzer K., Matthies D., Hess U., Ansorge B. Changes in soil structure caused by the installation of time domain reflectometry probes and their influence on the measurement of soil moisture // Water Resour. Res., vol. 33, iss. 7, pp 1585-1593, 1997.