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【摘 要】对于岩土工程的土体含水量是岩土工程中相对关键的一个物理参数，伴随着当前施工技术的进步与发展，土体含水量的现场测试与实时监测也是相当重要的一个环节，包括常用的对于土体压实质量控制以及污染程度评价射线法与现场烘干法、电阻法等，TDR技术也是一种能够 快速、安全的含水量测试法。本文就TDR的各项技术特点进行深入的研究，帮助更好的运用TDR技术在岩土工程中。
【关键词】TDR技术；测试技术；岩土工程；应用分析
伴随着岩土工程施工技术研究的不断进步，岩土工程测试技术逐渐有了更加准确性、便捷性以及远程控制性上的要求，这也给现代研究提出了一定的高要求。TDR测试技术，即时域反射法属于一种远程的遥感测试技术，最初是在20世纪30年代被用于电力以及电讯事业的电缆线路缺陷定位与识别上。而经过不断的深入研究与发展，TDR技术已经逐渐得到了提升并被用于众多的领域中。近几年，TDR技术也逐渐被引入岩土工程中，主要用于对岩土工程的土体进行水量、干密度与滑坡稳定性、地下水位以及电导率、甚至被用到了土体污染和化学加固土体质量控制上，在这些环节中发挥着方便、安全、经济、数字化的优点，备受人们的喜爱。
1.TDR测试技术概述
TDR技术其实是在雷达的基础上发展起来的，首先，雷达的工作原理是由无线电发射机来发射能量脉冲，并通过一定的技术来测定该脉冲能量在被测对象上反射的回波时间来定位的。与雷达相似，TDR系统的工作原理也是这样的，因此常被理解为一种闭合回路的雷达。主要是由信号发生器激发出以电磁波的行驶在同轴传输线以及测试探头中传播的电脉冲，如果在传播的途中遇到抗阻不连续面时，势必会发生反射现象，反射波形被数据采集器进行采集，最后再通过反射波形分析得到介电常数、电导率反射系数等等信息与数据。
2.TDR测试技术在岩土工程中的主要应用
2.1土体含水量测试
2.1.1含水量测试的理论
对于岩土工程中的土体含水量测试，TDR测试技术主要是通过分析反射波形的方式来确定被测土体的介电常数的情况来确定。通常情况下，水的介电常数为81，而相对于土体颗粒的介电常数而言要大得多，因此，我们常常通过判断土体的含水量来确定土体的介电常数，这样一来就使得介电常数的测试成为了获得含水量的有效工具。在这方面，使用最为广泛的土体介电常数与含水量的经验公式为Topp，具体公式情况如下：
=4.3x10-6Ka3-5.5x10-4Ka2+2.92x10-2Ka-5.3x10-2
这其中代表的就是土体体积积水量，Ka就是介电常数，这样的经验公式就是在土体介电常数与土体体积含水量之间建立起来的一定联系。而就近几年来使用的规范的公式主要是来自美国purdue大学研究提出，如下面公式所示，该方式主要也是以土体介电常数为基础，主要体现的就是介电常数与质量含水量以及土体干密度之间的联系，这个方式相比与其他经验公式相对规范，因此也已经被列入了美国的规范中。
=a+bw
该公式中的w是指土体的质量含水量，而ρd指的是土体的干密度，因此ρw指的就是水的密度，a与b则代表常数。这种测试技术相对于传统的技术来讲有相当高的精度。
2.1.2含水量的测试方法
但随着进一步不断的研究，我们发现了电磁波在相对更高含水量的粘土或者污染土等高电导率中传播的时候，会因部分电导损失而导致电磁波的严重衰减现象，造成探头末端的反射消失，最终导致难以确认波在探头中的时间而无法计算介电常数。通常来说，测试土体含水量的方式有两种，分别是利用土体介电常数测试含水量也称两步法，以及根据介电常数与电导率来测试土体含水量的一步法。土本身的介电特征与土体的电磁场的极化性质密切相关，而且极化类型的产生还与外加电场的频率有很大的关系，因此，TDR测试仪运行在频率范围内会发生电子位移极化、离子极化等等现象。所以在利用TDR测试技术是应充分考虑各个影响因素。
2.2地下水土污染勘察
2.2.1采用TDR测试技术的必要性
随着我国国民经济水平的不断提升，工业生产与化工产品事业几乎已经达到了一个巅峰状态。而伴随而来的还有非水相流体、重金属离子等含有严重污染物的对土壤与地下水造成破坏的污染等问题，此类型的污染区域较大、离散性较高、迁移深度也比较强，因此这也成为当前急需治理的问题。对于前面提到的污染情况，一般的治理方式就是采取现场钻孔取样带回化学分析的方式，从而来确定污染的分布区域与污染程度。虽然这种方法比较准确、可靠，但花费的时间太长，取样困难，因此TDR技术准确、快速、经济等优点已被用在治理污染场地上了。
2.2.2 TDR测试技术的具体应用
针对水下的水土污染测试来讲，一般主要对离子型的污染土和NAPLs污染土进行电学性质上的研究，与前面提到过的原理相同。主要也是通过测定介电常数与电导率来获得土介质的孔隙率，利用这种方式就能很好的测试离子型的污染物勘察，还能保证其准确度与快捷性。另外，针对NAPLs污染土的污染物测试得出，在一定含水量的状态下，NAPLs污染土体积的含量逐渐增加时，介电常数是有变化的，但电导率几乎是不变的；而当NAPLs污染土体积一定时，介电常数与电导率会随着体积含水量和NAPLs污染土体积的比例增大而增加。这两种方式都是验证TDR技术用于地下水污染勘察发挥的主要作用。
3.结语
总而言之，TDR测试技术以其方便、快捷、准确的优点在岩土工程中发挥着不可替代的作用，相信未来，TDR技术还能不断发展，在其他各项领域中不断发挥其强大作用。
【参考文献】
[1]陈赟，陈仁朋，陈云敏.TDR测试技术在岩土工程中的应用[J].工程勘察，2009，S2：144-152.
[2]王进学.离子污染饱和无粘性土电导率特性及TDR测试技术[D].浙江大学，2007.
[3]陈赟.高电导率岩土介质介电常数及含水量TDR测试研究[D].浙江大学，2011.
[4]詹良通，陈仁朋，穆青翼，陈云敏.TDR测试技术在地下水土污染勘察中的应用[A].中国环境科学学会.2013中国环境科学学会学术年会论文集（第四卷）[C].中国环境科学学会，2013：7.
【关键词】TDR技术；测试技术；岩土工程；应用分析
伴随着岩土工程施工技术研究的不断进步，岩土工程测试技术逐渐有了更加准确性、便捷性以及远程控制性上的要求，这也给现代研究提出了一定的高要求。TDR测试技术，即时域反射法属于一种远程的遥感测试技术，最初是在20世纪30年代被用于电力以及电讯事业的电缆线路缺陷定位与识别上。而经过不断的深入研究与发展，TDR技术已经逐渐得到了提升并被用于众多的领域中。近几年，TDR技术也逐渐被引入岩土工程中，主要用于对岩土工程的土体进行水量、干密度与滑坡稳定性、地下水位以及电导率、甚至被用到了土体污染和化学加固土体质量控制上，在这些环节中发挥着方便、安全、经济、数字化的优点，备受人们的喜爱。
1.TDR测试技术概述
TDR技术其实是在雷达的基础上发展起来的，首先，雷达的工作原理是由无线电发射机来发射能量脉冲，并通过一定的技术来测定该脉冲能量在被测对象上反射的回波时间来定位的。与雷达相似，TDR系统的工作原理也是这样的，因此常被理解为一种闭合回路的雷达。主要是由信号发生器激发出以电磁波的行驶在同轴传输线以及测试探头中传播的电脉冲，如果在传播的途中遇到抗阻不连续面时，势必会发生反射现象，反射波形被数据采集器进行采集，最后再通过反射波形分析得到介电常数、电导率反射系数等等信息与数据。
2.TDR测试技术在岩土工程中的主要应用
2.1土体含水量测试
2.1.1含水量测试的理论
对于岩土工程中的土体含水量测试，TDR测试技术主要是通过分析反射波形的方式来确定被测土体的介电常数的情况来确定。通常情况下，水的介电常数为81，而相对于土体颗粒的介电常数而言要大得多，因此，我们常常通过判断土体的含水量来确定土体的介电常数，这样一来就使得介电常数的测试成为了获得含水量的有效工具。在这方面，使用最为广泛的土体介电常数与含水量的经验公式为Topp，具体公式情况如下：
=4.3x10-6Ka3-5.5x10-4Ka2+2.92x10-2Ka-5.3x10-2
这其中代表的就是土体体积积水量，Ka就是介电常数，这样的经验公式就是在土体介电常数与土体体积含水量之间建立起来的一定联系。而就近几年来使用的规范的公式主要是来自美国purdue大学研究提出，如下面公式所示，该方式主要也是以土体介电常数为基础，主要体现的就是介电常数与质量含水量以及土体干密度之间的联系，这个方式相比与其他经验公式相对规范，因此也已经被列入了美国的规范中。
=a+bw
该公式中的w是指土体的质量含水量，而ρd指的是土体的干密度，因此ρw指的就是水的密度，a与b则代表常数。这种测试技术相对于传统的技术来讲有相当高的精度。
2.1.2含水量的测试方法
但随着进一步不断的研究，我们发现了电磁波在相对更高含水量的粘土或者污染土等高电导率中传播的时候，会因部分电导损失而导致电磁波的严重衰减现象，造成探头末端的反射消失，最终导致难以确认波在探头中的时间而无法计算介电常数。通常来说，测试土体含水量的方式有两种，分别是利用土体介电常数测试含水量也称两步法，以及根据介电常数与电导率来测试土体含水量的一步法。土本身的介电特征与土体的电磁场的极化性质密切相关，而且极化类型的产生还与外加电场的频率有很大的关系，因此，TDR测试仪运行在频率范围内会发生电子位移极化、离子极化等等现象。所以在利用TDR测试技术是应充分考虑各个影响因素。
2.2地下水土污染勘察
2.2.1采用TDR测试技术的必要性
随着我国国民经济水平的不断提升，工业生产与化工产品事业几乎已经达到了一个巅峰状态。而伴随而来的还有非水相流体、重金属离子等含有严重污染物的对土壤与地下水造成破坏的污染等问题，此类型的污染区域较大、离散性较高、迁移深度也比较强，因此这也成为当前急需治理的问题。对于前面提到的污染情况，一般的治理方式就是采取现场钻孔取样带回化学分析的方式，从而来确定污染的分布区域与污染程度。虽然这种方法比较准确、可靠，但花费的时间太长，取样困难，因此TDR技术准确、快速、经济等优点已被用在治理污染场地上了。
2.2.2 TDR测试技术的具体应用
针对水下的水土污染测试来讲，一般主要对离子型的污染土和NAPLs污染土进行电学性质上的研究，与前面提到过的原理相同。主要也是通过测定介电常数与电导率来获得土介质的孔隙率，利用这种方式就能很好的测试离子型的污染物勘察，还能保证其准确度与快捷性。另外，针对NAPLs污染土的污染物测试得出，在一定含水量的状态下，NAPLs污染土体积的含量逐渐增加时，介电常数是有变化的，但电导率几乎是不变的；而当NAPLs污染土体积一定时，介电常数与电导率会随着体积含水量和NAPLs污染土体积的比例增大而增加。这两种方式都是验证TDR技术用于地下水污染勘察发挥的主要作用。
3.结语
总而言之，TDR测试技术以其方便、快捷、准确的优点在岩土工程中发挥着不可替代的作用，相信未来，TDR技术还能不断发展，在其他各项领域中不断发挥其强大作用。
【参考文献】
[1]陈赟，陈仁朋，陈云敏.TDR测试技术在岩土工程中的应用[J].工程勘察，2009，S2：144-152.
[2]王进学.离子污染饱和无粘性土电导率特性及TDR测试技术[D].浙江大学，2007.
[3]陈赟.高电导率岩土介质介电常数及含水量TDR测试研究[D].浙江大学，2011.
[4]詹良通，陈仁朋，穆青翼，陈云敏.TDR测试技术在地下水土污染勘察中的应用[A].中国环境科学学会.2013中国环境科学学会学术年会论文集（第四卷）[C].中国环境科学学会，2013：7.