Спосіб вимірювання вологості і визначення вологісного стану ґрунтів, у тому числі на глибині

1.Спосіб вимірювання вологості і визначення вологісного стану ґрунтів, у тому числі на глибині, у якому вимірювання ведуть за допомогою датчика вологості, що містить з'єднані з вимірювальним пристроєм електроди, датчик занурюють у досліджуване середовище на задану глибину, підключають потім електроди за допомогою електричних провідників до вимірювального пристрою і проводять виміри необхідних електричних характеристик досліджуваного середовища, зокрема електричний опір або/та електричну ємність, який відрізняється тим, що електроди датчика виготовляють з нержавіючої сталі, зовнішній електрод виконують у вигляді перфорованого циліндра, а внутрішній - суцільного стержня, зазор між елект C2 2 (11) 1 3 дальше вимірювання їх вологості ваговим способами. [ДСТУ Б В.2.1-8-2001 (ГОСТ 12071-2000) «Ґрунти. Відбирання, упакування, транспортування і зберігання зразків», ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик (2. Определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы)]. Недоліком цих способів є те, що вони досить трудомісткі, дають одиничне значення вологості на час відбору зразка, і не можуть бути використаними для безперервного контролю (моніторингу) вологості ґрунту у вказаних об'єктах. Відомий спосіб вимірювання, у якому використовується датчик вологості ґрунту BPT-A-80KPS [Датчики влажности грунта BPT-A-80KPS. civil.p-do.ru/product_39.html], який занурюють у ґрунт, і між датчиком і ґрунтом, що мають різну вологу, виникає переміщення води. Ці ознаки співпадають з істотними ознаками винаходу, який заявляється. Крім того, у цьому способі посудина оснащена пористою кришкою (пористою керамічною трубкою) і наповнена дегазованою водою, посудину із пористою кришкою занурюють у ґрунт, якщо ґрунт сухий він вбирає воду з посудини через пористу кришку, при цьому вимірюють негативний тиск (тиск вологопоглинання), за яким визначають кількість вологи в ґрунті. Даний датчик використовують для моніторингу зміни вологості ґрунту, контролю можливого обвалу або змінення стабільності насипу тощо. Недоліком цього способу є те, що він не передбачає заглиблення датчика на значну глибину за його конструкцією. Відомий спосіб визначення вологості ґрунтів [UA 7846. Спосіб безконтактного визначення вологості ґрунтів. - Бюл. №7, 2005p.], який полягає у тому, що зразок водопоглинаючого матеріалу розміщують у шарі ґрунту, вологість якого досліджується, і залишають на час, необхідний для просочування його вологою, І визначають величину вологості. Ці ознаки співпадають з істотними ознаками винаходу, який заявляється. Крім того, для вимірювання вологості зразок виймають з ґрунту, розділяють по мірних ємностях, зважують, висушують, проводять повторне зважування і значення вологості визначають за відомою формулою. Недоліком цього способу є те, що він не може бути застосованим для вимірювання вологи ґрунту на глибині через те, що в ньому не вказано, яким чином зразок розмістити на глибині ґрунту, а також те, що він не може бути використаний для безперервного контролю (моніторингу) вологості ґрунту у вказаних об'єктах. Найбільш близьким по технічній суті до способу, що заявляється, є спосіб, у якому вимірювання ведуть за допомогою датчика вологості, що містить з'єднані з вимірювальним пристроєм електроди, датчик занурюють у досліджуване середовище на задану глибину, підключають потім електроди за допомогою електричних провідників до вимірювального пристрою і проводять виміри необхідних електричних характеристик досліджуваного середовища, зокрема електричний опір або ємність [Патент UA 27798. Датчик вологості. - Бюл № 5, 2000 p.]. Ці ознаки співпадають з істотними ознаками винаходу, який заявляється. 94875 4 Крім того, для занурювання датчика у ґрунт на глибину один з електродів має на кінці направляючий зубець і виконаний у вигляді порожнистого конусного гвинта, міжвиткова поверхня котрого має електрично ізольований від поверхні гвинта другий електрод, складений з кількох, з'єднаних загальним провідником, а порожнина заповнена гідрофобним матеріалом. Як електричні характеристики досліджуваного середовища, вимірюють також провідність, ємність, діелектричну проникність та ін. Після вимірювання датчик відключають і заглиблюють на наступний горизонт для проведення вимірів. Недоліком цього способу є те, що він має невисоку точність вимірювання вологи ґрунту при вимірювані електричного опору і провідності через те, що ці показники в значній мірі залежать від концентрації і складу солей у ґрунтовій воді. Вимірювання ємності і діелектричної проникності при прямому контакті з ґрунтом також не може забезпечити високої точності по вологості ґрунту через прямий контакт електродів з ґрунтом, виникнення на них подвійного електричного шару, ємність якого в значній мірі залежить від концентрації і виду солей-електролітів у воді, особливо при невисокій частоті вимірюваного струму [Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия, 1984.]. Недоліком способу є також те, що він не може використовуватися для безперервного довготривалого вимірювання із-за процесів, що будуть накопичуватися на поверхні незахищених електродів. Вказані недоліки не дозволяють ефективно застосовувати спосіб-прототип для безперервного визначення вологості ґрунту на глибині у режимі моніторингу. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу вимірювання вологісного стану ґрунтів на глибині у режимі моніторингу за допомогою стаціонарних датчиків, при якому показники вологості не залежать від концентрації і складу розчинених у ґрунті солей, а також його гранулометричного складу. Поставлена задача вирішується тим, що вимірювання ведуть за допомогою датчика вологості, що містить з'єднані з вимірювальним пристроєм електроди, датчик занурюють у досліджуване середовище на задану глибину, підключають потім електроди за допомогою електричних провідників до вимірювального пристрою і проводять виміри необхідних електричних характеристик досліджуваного середовища, зокрема електричний опір або/та електричну ємність, при цьому електроди датчика виготовляють з нержавіючої сталі, зовнішній електрод виконують у вигляді перфорованого циліндра, а внутрішній - суцільного стержня, зазор між електродами заповнюють спеціальною сухою капілярною подрібненою засипкою з силікатного чи алюмосилікатного матеріалу, датчик має загострений наконечник та знімний ударний хвостовик, його оснащують набором труб-секцій з муфтами, в муфтах і трубах просвердлюють отвори для шплінтування, датчик занурюють у ґрунт на задану глибину забиванням чи вдавлюванням, нарощуючи його за допомогою труб-секцій і ведуть вимірювання його електричного опору, перед вимірюван 5 ням заздалегідь вимірюють і отримують тарувальний графік залежності електричного опору або ємності цього датчика від вологості оточуючого його піщаного ґрунту, або ґрунту, що виймають з місця вимірювань, для чого вологість ґрунту змінюють шляхом додавання в нього порцій води певної кількості, величину вологості досліджуваного ґрунту, що підлягає моніторингу, визначають за допомогою тарувального графіка за величиною поточного опору цього ґрунту, а його вологісний стан - по відношенню поточного опору Rx до опору R0 у точці перегину на тарувальному графіку, при цьому, якщо Rx перевищує R0 (Rx>R0), ґрунт вважають структурованим, якщо менше (Rx