电导率模块

电导率模块

该介电模块是一种易于使用、通用和直观的岩土测量仪器，可安装在顶部，并可与标准的15 cm²电测式CPT（U）探头配套使用。它能够精确地测量土壤的导电性（或电阻，如电阻与电导率的倒数）。

由于电导率测试是在传统CPT试验中进行的（在传统的电测式CPT探头上安装了电导率模块），所测量的参数可以与传统CPT测试获得的参数相结合，即锥尖阻力（QC）、侧壁摩阻力（FS），垂直（I）和原位孔隙水压力（U）的偏差。

背景

土壤的电学参数、电导率和电介电常数主要随土壤含水量和污染物与碳氢化合物的存在而变化。此外，电导率与颗粒大小成反比。也就是说，粘土通常比砂具有更高的导电性。另一个经验法则是土壤的粒径越小，渗透性越低。因此，电导率测量产生重要的岩性信息，并识别可能是可渗透的和不可渗透的区域的位置。通过测量两个绝缘电极之间的这些参数，将土壤质量作为与CPT结果相关的电介质，作为锥尖阻力和侧壁摩阻力，可以确定碳氢化合物的污染。

检测限取决于污染等级，在砂中的顺序为100 ppb。由于介电参数也依赖于其它土壤参数，因此在粘性土中的检测限较低，因此对这些土壤的校正和校准是必要的。

与常规技术不同，获得了地下连续杂质剖面。有可能使用这些剖面来生成三维土壤模型。通过刻画电导率和介电常数的导数作为穿透深度的函数，可以很容易地绘制污染土壤层。

介电锥的CPT测试速度和动员成本相当于标准CPT（孔压）探头。因此，这种测试方法以相对便宜的方式提供了关于土壤结构和潜在碳氢化合物污染物的存在和分布的详细信息。

应用

土壤电导率，称为EC，是土壤传导电流的能力。EC以毫秒每米（MS/M）表示。

传统上，土壤科学家使用EC测量土壤盐分。然而，EC测量也有潜力估计在一些土壤物理性质的变化，在一个领域，土壤盐度是不是一个问题。EC传感器的发展及其产生EC变异图的能力在岩土工程和环境工业中引起了广泛关注，该传感器用于改善现场管理的潜在应用。

盐分是指土壤中可溶性盐含量的土壤性质。这通常是干旱和半干旱地区的问题。电导率（EC）是土壤盐度的测量方法，它指示水溶液携带电流的能力。

该介电模块的一个主要用途是定位和定义地下污染物的优先迁移路径。它允许用户创建快速，连续，实时的土壤水分特性的细粒和粗粒料的措施，通过测量土壤电导率。数据可以被绘制为地下深度的函数。这提供了污染水平和土壤渗透性变化的代表性绘图。

数据可以被下载到软件中，该软件创建了土壤电导率作为深度函数的二维或三维解释。结果是一个准确的污染物质量减少估计的基础上清晰的图片下表面质量和岩层组成，在你的网站，以及位置的渗透和不可渗透的地区。这意味着更少的时间在现场，并为您在地下质量的清晰图片上花费更少。

由于土壤中的电传导是通过在各个土壤颗粒之间发生的充满水分的孔隙发生的，土壤的导电性是由以下土壤性质决定的（Tom Doerge，1999）：

多孔性

土壤孔隙度越大，电力就越容易传导。粘土含量高的土壤孔隙度大于砂性土壤。压实通常增加土壤的电导率。

含水量

干土电导率比湿润土低得多。

盐度水平

土壤中电解质（盐）浓度的增加会显著增加土壤电导率。

阳离子交换容量（CEC）

含有高水平有机质（腐殖质）和/或2:1粘土矿物的土壤比没有这些成分的土壤具有更高的保留正电荷离子（如Ca、Mg、K、Na、NH4或H）的能力。这些离子在充满水分的土壤孔隙中的存在将以盐度相同的方式增强土壤的电导率。

温度

随着温度的降低，土壤电导率降低。在冰点以下，土壤孔隙变得越来越绝缘，土壤的整体电导率迅速下降。

土壤湿度

电介质性质、电容和电导率主要受土壤含水量的控制。通过测量在两个电极之间的土壤电介质之间的这些参数，土壤水分因此可以被确定。干土的电容是由其介电常数决定的。对于干土，此常数为3～6的量级，对于水，常数为80，即，两个电极之间的电容主要由水的体积分数控制。

污染

在污染土壤中，非水相液体（如NAPL），如油或氯化溶剂，将取代土壤基质中的部分水。由于它们不容易溶解在地下水中，它们将以纯产品的形式出现，通常在地下水位以上。稠密的NAPL，如氯化烃，密度比水高，将穿透地下水位，通常发现在不渗透层的顶部。这些污染物显著影响土壤的介电性质，并且可以通过土壤水分探头来检测。土壤电导率测井用来定义较低电导率的区域，相当于粗颗粒、更渗透的沉积物，这将允许污染物（碳氢化合物、氯代挥发性有机化合物（VOCs）或金属）在地下移动。利用电导率系统收集的岩性信息可以用来帮助调查者了解地下水中污染物的运动和位置。这些信息也有助于监测或提取威尔斯的正确位置。这些参数的组合与由CPT探头所做的地质力学测量相结合，提供了在确定一次试验中的地层、含水量、盐水入侵或环境污染方面有用的综合信息。土壤含水量是土壤介电常数的函数，被广泛地称为Topp方程。

技术参数

l 长度（包括S15探头）：650 mm

l 直径：44 mm

l 重量：5,100 g

l 设计：采用KEVLAB尼龙绝缘的ASIC测量电极

l 介电常数：从1到80（FS精度0.5%）

l 电导率：范围为0至500毫秒/米（精度0.5%的FS）

l 土壤含水量：0～（FS精度0.5%）

l 工作温度：0°～+60°C

l 储存温度：-45°至+100°C

l 连接器：Lemo 10引脚（其它需求也可以）