在“一带一路”倡议深入实施的大背景下,海内外一系列工程项目加快推进,但是由于工程环境复杂,各类工程病害也日益增多,其中因工程土体中含水率变化和水分发生迁移而引起的病害不在少数,越来越受到研究者的重视,因此能够实时监测土体含水率变化显得尤为重要。此外,随着我国城市化步伐的加快,人们对城市土地渗排水能力也提出了更高要求,在“海绵城市”理念下多种新的城市绿地优化方案已被提出,这也需要监测城市土体的含水率变化对优化方案进行评判。因此设计一种能够连续实时监测土体含水率变化的传感器对于工程病害机理分析和防治以及土体吸渗水能力评判和改善均具有重要价值。为满足诸多工程建设维护以及相关试验研究中对含水率测试的需求,本文基于范德堡(vdP)法原理,设计了一种土体含水率测试传感器,利用室内试验和软件模拟两种方法分析了探头自身敏感因素对测试结果的影响并确定了探头的最终形制,开展标定试验研究了土质、干密度、温度等多种因素对传感器测试结果的影响。最终设计了以“海绵城市”建设为背景的模型试验验证了传感器的实用性和测试准确性。本文的主要内容和研究成果如下:(1)利用vdP法原理,设计了包括交流恒流源、电压采集仪和计算程序的一整套土体含水率测试系统与其配套使用的四探针式探头传感器。(2)开展室内试验研究了探针间距和探针长度的改变对探头传感器电阻率测试结果的影响规律。结合对传感器小型化的需求,根据探头自身的敏感因素对测试结果的影响规律确定了探头传感器的最终形制。(3)利用COMSOL模拟软件绘制了土体电势分布云图,从电势分布的角度分析了探针长度和间距对测试结果产生影响的内部原因,同时将软件计算的结果与探头测试结果进行对比验证,验证传感器的电阻率测试的准确性。此外利用COMSOL软件分析了改进的vdP在土体电阻率测试中的适用范围,提出了探头传感器在半无限空间土体中应用的修正公式。(4)开展试验研究了不同土质、干密度、温度对传感器测试结果的影响,提出了土体电阻率和含水率的率定关系。将传感器对土体含水率的测试结果与烘干法对比进行了精度分析,综合评判了传感器的测试性能。(5)设计了小型室内模型试验验证了传感器在土体含水率测试方面的实用性、应用灵活性以及测试准确性,同时分析了在城市绿地增设渗水井对土体渗水性能的影响,为“海绵城市”建设提供技术支撑。(6)实施现场原位试验检验了传感器在现场土体含水率测试中的应用性能,并为vdP法在半无限空间土体中的应用合理性提供了有力判据,拓展了vdP理论在土体电阻率测试中的适用范围。