轻型触探仪检测填土干密度的尝试.pdf

轻便触探仪检测填土干密度的尝试 王(武汉犬学土木建筑工程学院张 彬 李广信24 3 0 0 7 2:清华大学土木水利学院，北京1 0 0 0 8 4)1 引言 填上压实质量是堤坝、跑道和路基等土工构筑物施工质量控制的重要指标。填土干密度在现场通常采用环刀法和灌砂(水)法进行检测。然而，这些方法费时费力、随机性大，不能适应高强度机械化快速施工的要求。近年来，开发研制了核子湿密度仪、落锤式弯沉仪、“熊猫牌”轻便可变能量动力触探仪、L Y一1 型路基压实快速测定仪等，实现了填土压实质量检测的快速、高效、无损化 浏。然而，上述仪器的共同缺点是价格昂贵、操作复杂，不易于基层单位推广。结合“土堤安全性监测诊断体系的研究”课题，笔者尝试将传统的轻便触探仪用于堤防填上干密度的快速检测，在现场做了大量的轻便触探试验和室内土工试验，提出了经验拟合公式，并评价了该方法的合理性及应用前景。2 试验概况 轻便触探仪是一种常用的动力触探仪器，在岩土工程勘察中通常用于判断场地地基的承载力，评价填土的密实度，以及用作钎探设备在岩溶地区勘探土洞。该仪器具有操作简便、经济快捷等优点。如用于堤防工程土体干密度的快速测定，具有一定的应用前景，但其测试的精度不高。为配合研究工作的开展，选择了湖北省枝江市清水溪水库土坝和附近的三处长江干堤作为试验场地 选取不同的点做轻便触探试验，并在测点旁取土样做室内土工试验，测试填土的各项指标，其中三处工点6 8组相关指标列于表 t o3 试验数据分析3.1 -f 密度(P d)与 锤击 数(N i o)的相关性分析 对表 I 提供的测试数据，进行数理统计分析。针对不同地点、不同土质的填土，采用线性回归、对数回 归、多项 式回 归等 手段，进行回 归分 析，研究P d 与N 川 的相关性，拟合干密度的 经验 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(N a.1 9 9 9 0 0 0 3 3 6)3 3 9 中 国 土 木 工 程 学 会 第 九 届 土 力 学 及 岩 土 工 程 学主 全 y i E 主 奎公式。图1,2,3 为三处工点填土的相关性分析曲线。北京2 0 0 3 一1 0 一 2 5-2 8表 1 现场和室内试验结果中码头堤防防汛哨佣基础清水澳水库土坝长合院堤防AILIP dNmQ14P eNintoifP eNm睿P dNinl2 7.31.4 61 82 41 8.11.6 52 312 2.71.5 73 811 6.81.3 03 522 2.61.3 91 52 51 4.71.6 71 722 4.01.6 54 321 7.31.4 82 232 5.51 5 52 82 61 8.11.4 01 631 9.71.6 03 231 7.81.4 73 442 5.81.5 32 62 72 0.31.3 82 2421.41.4 63 542 0.71.6 03 952 5.61.5 02 72 81 5.51.4 01 552 0.31.4 92 751 8.91.5 35 662 4.11.5 53 12 91 8.01.4 91 562 2.81.5 72 362 4.41.4 23 272 4.51.5 73 13 02 0.31.4 51 671 6.71.5 04 381 9.11.6 13 2311 7.41.4 7l 581 9.81.4 62 992 3.11.5 84 13 22 1.41.4 01 791 7.91.4 64 9t 02 4.01.6 22 73 31 1.71.3 51 61 02 3.21.4 46 3I I1 7.21.4 32 13 41 0.7!4 51 71 12 3.21.5 94 21 22 5.01.5 72 53 51 8.71.4 51 91 22 3.11.5 25 41 321.21.6 01 53 61 5.61.4 11 11 42 1.11.5 82 23 72 1.91.4 71 9土坝下游探井1 52 0.91.4 92 03 81 6.41.4 31 6I1 8.91.4 74 01 62 5.01.4 82 03 91 8.41.411 722 6.81.5 871 72 2.21.5 1214 01 5.21.7 11 833 0.41.4 531 82 3.31.5 41 9412 3.61.4 81 842 9.81.4 71 11 92 3.41.5 92 44 21 4.91.5 62 02 02 4.41.4 82 34 31 8.51.5 52 42 12 3.71.4 4214 42 0.41.5 22 42 22 5.61.4 4214 51 7.21.4 62 22 32 2.51.4 61 84 61 7.51.5 51 8 分 析上述三图可 见，不同 区 域、不同土质填土的P d 与N,。的相关性具有很大差异。中 码头堤防防汛哨棚基础填土的均匀性较好，因而两者的相关性较好;长合烷堤防填土的均匀性较差，土中含有少量砾石，因而测试数据离散，相关性差;此外，样本数量的大小对相关性的影响也很显著，并且在小样本的条件下，回归方法的不同对二者相关性的影响也很显著，如图3，反之在王钊，等.轻便触探仪检测填土干密度的尝试大样本条件下这种影响可以消减，如图t o3.2 含水量对干密度及锤击数的影响 分析表1 数据，还可 发现填土含水量的大小对P 4 与N。，的相关性具有一定的影响，中 码头堤防防汛哨棚基础填土的天然含水量大于长合烷堤防填土，因而填土更易于压实均匀，由上述分析可知在此条件P d 与N:。的相关 性会更好，图2,3 很好地印证了 这一现象，反映出的差异也与填土的 含水 量相关。图4,5 分别反映了 含水量。与P e、N 1。的相关性，可以看出 含水量的变化对触探锤击数具有一定的影响，其相关系数为0.2 4 52，而含水量对干密度指标的影响却甚小(相关系数仅为0.0 1 1 2)0P/g.mP,仅。m:.:*R 2-0 4 7 7 21.716 51.61.5 51.5胜 4 51.411 5.:tR=0.5 2 4 8I2 1 4 1 6 1 8 3 0 2 2 N I3 4 3 6 3 8 4 0 N I11J一一 一 一-3 4 3 6 3 X 4 1 1(a2 1 4 1 6 1 8 2 1 1 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2 伟时敌回归关系图图 1 中码头堤防防汛哨栩甚础坟土P d 与N,。的回归关系曲 线P,/g.:令1.71.6 51.61.5 5l 51.4 51.4!3 5】3均/g.m 一、.卜 一，吐”.1 x=+0.0 1 1 5 x+1.2 9 9 5气。64I.R 2-0.0 9 2 7.2 0 2 4 2 8 3 2 3 6 4 1 7 4 4 4 8 5 2 5 6 6 0 (b)多 项式回归关系图一566O64R =0.(X 7 1 4口65石犯545月35、2 0 2 4 2 8 3 2 3 6 4 0 4 4 4 9 5 2(a)线性回归关系图图z 长合烷堤防坟土P a 与队。的回归关系曲线1.7I6 51 =0 0 0 9.1.4 2 8 9 R 气住1 6 1 31.7，r P/g.蕊-0.0 5 1 8-2.3 0 6R 2=0.4 5 5 5 t石弘石452 O2 5 3 0 3 5 4 0 (b)多 项式回归关系图札1451.514 5夕 02 5 3 03 5 (a,线性回归关系图4(1图3 清水溪水库土坝坡土P a 与枯。的回归关系曲 线3 41中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集北京2 0 0 3 一1 0 一2 5-2 8一1615141.3)=0.5 9 3 7-9.3 2 6 3-0.0 0 2 2,1+1 45 5 4R 毛0 2 4 5 2:一R-=O 0 1 1 210万I x2 2一一?图4 哨棚基础坡土.与N,。的回归关系曲 线图5 哨棚基础填土。与P。的回归关系曲 线3.3 干密度的拟合公式 通过回归分析拟合的经验公式，其合理性与样本的数量有很大的关系，只有足够多的样本才能较好地反应客观规律，这里给出中码头堤防防汛哨棚基础填土干密度的经验公式直线回归的关 系 式为:P d 二。.0 0 8 7 N,+1.3 0 8 9,相 关系 数为:R 2=0.4 7 7 2;对 数回 归关 系 式为:A l0.2 1 2 5 I n N,+0.8 5 0 4，相关系数为:R =0.5 2 4&4 轻便触探仪检测填土干密度的可行性评价 由 上述数理统计分析可见，锤击数与干密度的相关性具有较大的随机性。轻便触探仪测试的精度与试验的样本数、土质种类、填土含水量、试验的操作方式等因素密切相关。在本次试验过程，对探头贯人受阻(可能碰到砾石)的情况，都移动点位重新测试，但含水量和密度的测量条件相对较差，特别是已有的对比试验样本数较少，故本次试验拟合填土干密度的精度是较低的。此外，轻便触探仪对路床等干密度很高的压实土也不能使用，因落锤的能量小而不能贯人。总之，从这次拟合尝试可以看出，该法在填土均匀性较好，土体内的空洞、砾石较少，且精度要求不高的前提下具有一定的应用前景，但测试前须有足够数量的合格的试验样本，所得的拟合公式也只能应用于与试验样本相同的填土上。希望进一步进行相关试验，积累经验，使该法能在一些应急工程(如土堤安全性监测诊断时，需要现场及时反映土堤的密实度)或在大面积填方工程中使用，起到快速、省力，且具有一定精度的效果，更便于在基层推广。参 考 文 献 一范云.填土压实质量检测技术的 发展与 评价.岩土力学，2 0 0 2,2 3(4)周树华，魏兰英等.应用轻便动力触探仪研究黄土的岩土工程特性7 1 9-7 2 25 2 4 一5 2 9岩土工程学报，1 9 9 9,2 1.(6):3 4 2