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Time-domain reflectometry — parametric study for the evaluation of physical properties in soils / Jeffrey M. Schneider in Canadian geotechnical journal, Vol. 46 N° 7 (Juillet 2009) 

Public ISBD [article]  in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 7 (Juillet 2009) . - pp. 753-767 Titre : Time-domain reflectometry — parametric study for the evaluation of physical properties in soils Type de document : texte imprimé Auteurs : Jeffrey M. Schneider, Auteur ; Dante Fratta, Auteur Article en page(s) : pp. 753-767 Note générale : Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Time-domain  reflectometry  (TDR)  Granular  soils  Electrolytes  Iron-filings  Water  content  Parameter  interpretation  Réflectométrie  dans  le  domaine  temps  (RDT)  Sols  granulaires  Electrolytes  Limaille  de  fer  Teneur  en  eau  Interprétation  des  paramètres Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : Time-domain reflectometry (TDR) has become a commonly used method in geotechnical engineering to measure the volumetric water content and electrical conductivity in soils. The ability of TDR to accurately determine soil properties depends on the proper understanding of the parameters that affect the propagation of an electromagnetic pulse along the TDR waveguide. The purpose of this paper is to document a parametric study and analyses aimed at gaining a better understanding of TDR measurements and to evaluate the limits in the measurement technique. A parametric study on TDR signals was performed by determining the effects of heterogeneities in the dielectric permittivity, conductivity, and magnetic permeability in sand and gravel specimens. Impedance differences in the probe head were found to contribute to inaccurate travel-time measurements that affect material dielectric permittivity calculations. The calculated relative dielectric permittivity may also be dependent on local changes in porosity near the probes. Tests performed in layered materials indicate that TDR can be used to find abrupt changes in material permittivity, such as the depth to saturation. However, problems in the determination of capillary rise may contribute to uncertainties in the proper determination of permittivity and thicknesses of layers. The presence of ferromagnetic materials was found to change the measured electromagnetic wave velocity. However, the properties of materials outside the radius defined by the probes and beneath the probes minimally affected the TDR results in the two-rod probe used. La réflectométrie dans le domaine temps (RDT) est une méthode couramment utilisée en géotechnique pour mesurer la teneur en eau volumique et la conductivité électrique des sols. La capacité de la RDT à déterminer précisément les propriétés d’un sol est basée sur une connaissance adéquate des paramètres qui affectent la propagation d’un signal électromagnétique le long des guides des ondes de RDT. L’objectif de cet article est de documenter une étude paramétrique et des analyses visant à mieux comprendre les mesures faites à l’aide de la RDT et d’évaluer les limites de cette méthode de mesure. Une étude paramétrique sur des signaux RDT a été réalisée, par la détermination des effets de l’hétérogénéité dans la permittivité diélectrique, la conductivité, et la perméabilité magnétique pour des échantillons de sable et gravier. Il a été déterminé que les différences d’impédance dans la tête des sondes contribuent à fausser les mesures de temps de parcours, et ainsi affectent les calculs de permittivité diélectrique des matériaux. La permittivité diélectrique relative calculée peut aussi dépendre des variations locales de porosité près des sondes. Des essais effectués sur des matériaux en couches ont indiqué que la RDT permet de déterminer les changements brusques dans la permittivité des matériaux, comme la profondeur jusqu’à saturation. Cependant, des problèmes reliés à la montée capillaire peuvent apporter des incertitudes dans la détermination adéquate de la permittivité des matériaux et de l’épaisseur des couches. Les auteurs ont remarqué que la présence de matériaux ferromagnétiques change la vélocité mesurée de l’onde électromagnétique. Par contre, les propriétés des matériaux à l’extérieur du rayon défini par les sondes et sous les sondes affectent de façon minimale les résultats obtenus à l’aide de la sonde à deux branches utilisée. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...] [article] Time-domain reflectometry — parametric study for the evaluation of physical properties in soils [texte imprimé] / Jeffrey M. Schneider, Auteur ; Dante Fratta, Auteur . - pp. 753-767. Sciences de la Terre Langues : Anglais (eng) in Canadian geotechnical journal > Vol. 46 N° 7 (Juillet 2009) . - pp. 753-767 Mots-clés : Time-domain  reflectometry  (TDR)  Granular  soils  Electrolytes  Iron-filings  Water  content  Parameter  interpretation  Réflectométrie  dans  le  domaine  temps  (RDT)  Sols  granulaires  Electrolytes  Limaille  de  fer  Teneur  en  eau  Interprétation  des  paramètres Index. décimale : 550 Sciences auxiliaires de la géologie. Résumé : Time-domain reflectometry (TDR) has become a commonly used method in geotechnical engineering to measure the volumetric water content and electrical conductivity in soils. The ability of TDR to accurately determine soil properties depends on the proper understanding of the parameters that affect the propagation of an electromagnetic pulse along the TDR waveguide. The purpose of this paper is to document a parametric study and analyses aimed at gaining a better understanding of TDR measurements and to evaluate the limits in the measurement technique. A parametric study on TDR signals was performed by determining the effects of heterogeneities in the dielectric permittivity, conductivity, and magnetic permeability in sand and gravel specimens. Impedance differences in the probe head were found to contribute to inaccurate travel-time measurements that affect material dielectric permittivity calculations. The calculated relative dielectric permittivity may also be dependent on local changes in porosity near the probes. Tests performed in layered materials indicate that TDR can be used to find abrupt changes in material permittivity, such as the depth to saturation. However, problems in the determination of capillary rise may contribute to uncertainties in the proper determination of permittivity and thicknesses of layers. The presence of ferromagnetic materials was found to change the measured electromagnetic wave velocity. However, the properties of materials outside the radius defined by the probes and beneath the probes minimally affected the TDR results in the two-rod probe used. La réflectométrie dans le domaine temps (RDT) est une méthode couramment utilisée en géotechnique pour mesurer la teneur en eau volumique et la conductivité électrique des sols. La capacité de la RDT à déterminer précisément les propriétés d’un sol est basée sur une connaissance adéquate des paramètres qui affectent la propagation d’un signal électromagnétique le long des guides des ondes de RDT. L’objectif de cet article est de documenter une étude paramétrique et des analyses visant à mieux comprendre les mesures faites à l’aide de la RDT et d’évaluer les limites de cette méthode de mesure. Une étude paramétrique sur des signaux RDT a été réalisée, par la détermination des effets de l’hétérogénéité dans la permittivité diélectrique, la conductivité, et la perméabilité magnétique pour des échantillons de sable et gravier. Il a été déterminé que les différences d’impédance dans la tête des sondes contribuent à fausser les mesures de temps de parcours, et ainsi affectent les calculs de permittivité diélectrique des matériaux. La permittivité diélectrique relative calculée peut aussi dépendre des variations locales de porosité près des sondes. Des essais effectués sur des matériaux en couches ont indiqué que la RDT permet de déterminer les changements brusques dans la permittivité des matériaux, comme la profondeur jusqu’à saturation. Cependant, des problèmes reliés à la montée capillaire peuvent apporter des incertitudes dans la détermination adéquate de la permittivité des matériaux et de l’épaisseur des couches. Les auteurs ont remarqué que la présence de matériaux ferromagnétiques change la vélocité mesurée de l’onde électromagnétique. Par contre, les propriétés des matériaux à l’extérieur du rayon défini par les sondes et sous les sondes affectent de façon minimale les résultats obtenus à l’aide de la sonde à deux branches utilisée. DEWEY : 550 ISSN : 0008-3674 En ligne : http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=f [...]