本发明涉及联合测定黏土界限含水率的方法与装置，所述的黏土界限含水率测量装置包括传动系统和量测系统。所述的量测系统包括光纤应变传感模块、光纤温度补偿模块和光纤光栅数据解调模块。所述的传动装置包括步进电机、载物台。步进电机推动置于载物台上的试样以一定的速度向上移动并被圆锥探头贯入，光纤应变传感模块和光纤温度补偿模块实时记录贯入过程中传感模块自身的应变和环境温度信息，可视化地显示于光纤光栅数据解调模块上并籍此得到土样的液、塑、缩限等界限含水率指标。有别于常规测量的液塑限测量手段，本发明所采用的探头固定式测量手段可以测量多种界限含水率，包括液限、塑限、缩限等，同时可以提高测试效率并解决常规探头释放式的测量手段引起的操作难度高、人为因素扰动大等问题。本发明中基于光纤传感技术的数据采集模块具有超高动态性和实时性，有助于校验试样内部强度指标的差异，消除不规范制样引起的测量误差，提高测试结果准确性。

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于光纤传感的探头固定式联合测定黏土界限含水率的方法与装置。利用本发明能快速并精确地测量黏土的液塑限指标，解决现有测量技术操作难度高、人为因素扰动大以及测试结果不准确等问题。同时，本发明的动态性和实时性有助于校验试样内部的差异性，消除不规范制样引起的测量误差。本发明采用了如下技术方案：一种基于光纤传感的探头固定式联合测定黏土界限含水率的方法与装置，包括机箱外壳、传动系统和量测系统。所述的量测系统包括光纤应变传感模块、光纤温度补偿模块和光纤光栅数据解调模块以及圆锥探头。圆锥探头固定连接在光纤温度补偿模块上，光纤温度补偿模块固定连接在焊接于机箱顶部的光纤应变传感模块上，光纤应变传感模块通过光纤连接至光纤光栅数据解调模块。传动装置包括步进电机、载物台和试样盒。步进电机固定连接在机箱底座上，通过推动轴与载物台连接，试样盒自由放置于载物台上。 进一步地，光纤温度补偿模块内部含有第一光纤光栅，第一光纤光栅封装于应变隔离环中。进一步地，光纤应变传感模块内部含有第二光纤光栅，第二光纤光栅通过环氧

随着含水率的变化，土壤呈现出不同的物理相态阶段，从湿到干，依次有粘滞、塑性、酥性、刚性等结持度，从干到湿则其呈现的次序反之。在每两种结持度阶段的转折处，均分别有一个显明的分界点含水率，即结持限。其中液、塑限的应用最为广泛。液限是土壤呈液态流动的最低含水率。它是粘滞结持度与塑性结持度的分界点含水率。又称上塑限。此点的土-水吸力约为320千帕。在土质学、土力学和土工工程中，根据液限的高低，把土壤分为高塑性（LL＞50％）、中等塑性(LL为35％—50％)和低塑性(LL＜35％）等。还可根据其质地和有机质含量进一步细分，如按照卡萨柯兰德塑性图的分类。塑限是塑性结持度和酥性结持度的分界点含水率。在塑限时，土壤水分的数量恰恰足以形成土粒周围的水膜，水膜粘结性大，在外力作用下带水膜的片状粘粒可相互滑动而定向排列起来，塑造成一定的形状，而当外力撤除后仍可保持。测定液限的方法较多，国际上以卡萨柯兰德杯碟法作为标准方法，国内长期使用的是圆锥仪法，圆锥仪法操作简单，所测数据比较稳定，标准易于统一。塑限的测定方法简易而常用的是搓条法。该方法最大的缺点是人为因素影响大，测值比较分散，所的成果的再现性和可比性较差。除此之外，自20世纪70年代后期，国家原水利电力部、冶金部和交通部公路系统进行了大量的比较试验。经过多年的经验积累和对比试验，对卡萨柯兰德杯碟法和搓条法进行了相关分析，确定了圆锥仪测定液限和塑限等效贯入深度，建立了液塑限联合测定方法。联合测定法的理论依据是圆锥入土深度与相应的含水率在双对数坐标上具有直线对应关系。然而，这种方法在实际操作过程中也有一些问题。比如，三皿法试样均匀性不好保证，低液限粉土的时间效应对测定结果的影响等等。

发明人：李豪杰（身份证：411329199507102514），朱鸿鹄，张诚成，程刚，张春新，裴华富，施斌南京大学，简称“南大”，位于江苏省南京市，系中华人民共和国教育部直属、中央直管副部级建制的全国重点大学，位列国家“双一流”、“985工程”、“211工程”重点建设高校，入选“珠峰计划”、“强基计划”、“111计划”、“2011计划”，为九校联盟（C9）、中国大学校长联谊会、环太平洋大学联盟、21世纪学术联盟、全球大学高研院联盟、国际应用科技开发协作网、东亚研究型大学协会、亚洲校园、金砖国家大学联盟、新工科教育国际联盟、中国高校行星科学联盟、长三角研究型大学联盟、学位授权自主审核单位、长三角可持续发展大学联盟  、中俄综合性大学联盟 、长三角高校智库联盟成员，首批国家级双创示范基地、国家大学生创新性实验计划、大学通识教育联盟

本发明通过FBG技术监测圆锥探头贯入土样过程中的应力应变值，得到土体对应的抗剪强度指标，然后依据土体强度与含水率的对应关系得出液限与塑限。本发明能快速并精确地测量黏土的液塑限指标，解决现有测量技术操作难度高、人为因素扰动大以及测试结果不准确等问题。同时，本发明的动态性和实时性有助于校验试样内部的差异性，消除不规范制样引起的测量误差。

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