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关于环刀和核子密度仪对比检测研究

【摘要】土料密度检测的准确性和检测所用时间多少一直是土料填筑中关注最大的，核子密度仪检测时间短、精度高，但由于有些土中所含特殊矿物质影响，造成核子密度仪有时检测与环刀检测结果有一定偏差，使人们对核子密度仪检测的可信度存在致疑，造成核子密度仪在水利施工中的使用较少，其实这可以通过现场标定解决。为更好推广和使用核子密度仪我把自己的一些经验和方法阐述一下。
【关键词】核子密度仪 深度 相关性
1.概 述
在新疆引额济乌平原明渠引水工程的现场填筑检测中，采用核子密度仪和环刀在相同部位进行检测，把检测数据进行对比分析，以确定两者的差异。
2.研究方法
在渠道填筑现场进行试验，填筑土料位T6-2料场地面下1-2米的混合料。该料天然含水率为6.2~25.11%,天然干密度为1.34~1.60g/cm3。液限平均值24.1%,塑限平均值15.1%,塑性指数平均值9.1，土料粘粒含量平均值为 18%，最优含水率平均值14.3%，最大干密度平均值ρd.max=1.82g/cm3。
土料铺土厚度35cm，碾压6遍，先采用核子密度仪检测密度、含水率，探头检测深度为30cm,然后再在原位采用环刀检测密度、含水率，检测深度为23~32cm左右（土层下部三分之一范围）。
3.核子密度仪与环刀检测密度、含水量的试验结果
3.1核子检测与环刀取样法密度及含水量汇总表

试验编号
环刀取样法
核子检测
湿密度
含水量
含水率
干密度
湿密度
含水量
含水率
干密度
g/cm3
g/cm3
%
g/cm3
g/cm3
g/cm3
%
g/cm3
A1
2.02
0.220
12.2
1.80
2.025
0.223
12.38
1.802
A2
2.02
0.211
11.7
1.81
2.013
0.213
11.83
1.800
A3
2.06
0.237
13.0
1.82
2.061
0.232
12.68
1.829
A4
2.07
0.241
13.2
1.83
2.071
0.248
13.61
1.823
A5
2.04
0.214
11.7
1.83
2.045
0.218
11.93
1.827
A6
2.02
0.218
12.1
1.80
2.034
0.211
11.57
1.823
A7
1.98
0.201
11.3
1.78
1.986
0.200
11.20
1.786
A8
2.05
0.251
14.0
1.80
2.051
0.249
13.82
1.802
A9
2.05
0.231
12.7
1.82
2.061
0.253
14.01
1.808
A10
2.01
0.198
10.9
1.81
2.018
0.192
10.51
1.826
A11
2.03
0.217
12.0
1.81
2.046
0.219
11.99
1.827
A12
2.01
0.198
10.9
1.81
2.002
0.195
10.79
1.807
A13
2.00
0.210
11.7
1.79
2.011
0.221
12.35
1.790
A14
2.01
0.211
11.7
1.80
2.015
0.224
12.51
1.791
A15
2.03
0.220
12.2
1.81
2.015
0.222
12.39
1.793
A16
2.01
0.212
11.8
1.80
2.012
0.210
11.65
1.802
A17
2.05
0.241
13.3
1.81
2.037
0.241
13.44
1.796
A18
2.00
0.234
13.3
1.77
2.000
0.223
12.55
1.777
A19
2.01
0.231
13.0
1.78
2.015
0.241
13.59
1.774
A20
2.01
0.198
10.9
1.81
2.023
0.199
10.91
1.824
A21
2.02
0.215
11.9
1.81
2.015
0.221
12.32
1.794
A22
2.01
0.195
10.7
1.82
2.015
0.213
11.82
1.802
A23
2.06
0.231
12.6
1.83
2.065
0.246
13.52
1.819
A24
2.05
0.259
14.5
1.79
2.037
0.254
14.23
1.783
A25
2.08
0.254
13.9
1.83
2.073
0.244
13.37
1.829
A26
2.04
0.241
13.4
1.80
2.051
0.232
12.75
1.819
A27
2.01
0.187
10.3
1.82
2.025
0.197
10.78
1.828
A28
2.03
0.219
12.1
1.81
2.027
0.218
12.05
1.809
A29
2.07
0.238
13.0
1.83
2.062
0.240
13.17
1.822
A30
2.04
0.235
13.0
1.81
2.031
0.242
13.53
1.789
A31
2.01
0.221
12.4
1.79
2.013
0.225
12.58
1.788
A32
2.06
0.237
13.0
1.82
2.076
0.238
12.95
1.838
A33
2.05
0.243
13.4
1.81
2.063
0.248
13.66
1.815
A34
2.05
0.252
14.0
1.80
2.042
0.262
14.72
1.780
平均值
2.03
0.224
12.41
1.81
2.033
0.227
12.56
1.806
备注
核子检测与环刀取样法湿密度相关系数：0.93；湿密度校正偏差：-0.003g/cm3；
核子检测与环刀取样法含水量相关系数：0.91；含水量校正偏差：-0.003g/cm3；

从该汇总表可以看出，核子密度仪与环刀法测定的湿密度偏差为0.003g/cm3，含水量偏差为0.003g/cm3，相差很小，产生的原因主要是由于检测条件、试验方法和土性引起的。环刀由于取样和试验中人为因素较大，试验结果易出现较大误差，而核子密度仪不存在人为因素误差，只要通过现场标定，通过湿密度校正偏差和含水量校正偏差进行修订，它的精度是很高的，整体看核子密度仪检测数据稳定、准确。
3.2核子密度仪与环刀检测的相关性分析

R=0.93
R=0.91

从核子密度仪与环刀检测的相关图可以看出，它们的相关性显著，核子密度与环刀检测密度为正相关，相关系数为0.93（≥0.90），核子含水量与原位含水量为正相关，相关系数为0.91（≥0.90），满足规范要求，核子密度仪可用于施工检测。
4.结 语
⑴由于核子密度仪检测范围为4000cm3，而环刀检测范围为200cm3，从检测范围看核子密度仪检测精度和准确度大。
⑵环刀法测定密度需要1~2小时，而核子密度检测时间只需要30秒，节省了试验时间，加快了施工进度，并且采用核子密度仪法检测可加大检测频率，能更快更好的控制工程质量。
⑶核子密度仪由于是采用r射线源和中子源，它们在使用中随时间而减弱，为保证检测数据准确应定期进行仪器的标准计数检测。
⑷在对核子密度仪的现场标定中应注意，密度仪标定一定要在作业现场或与施工环境相同地点进行；当土料场变化时应从新仪器进行标定。
⑸在对核子密度仪的现场标定中，核子密度仪检测深度应尽量达到压实厚度，而环刀检测深度应为土层下部三分之一范围。
⑹在对核子密度仪的现场标定中，对比点数不应少于30组，相关系数不应小于0.9。
⑺在对核子密度仪的现场标定中，对比数据中出现异常点，相差较大，可以将异常点舍去不计。

参考文献：

1. 中华人民共和国水利部《土工试验规程》SL237~1999，中国水利水电出版社，1999年

2. 中华人民共和国水利部《核子水分－密度仪现场测试规程》SL275~2001，中国水利水电出版社，2002年

3. 刘桂珍、顾立志《质量控制》国防工业出版社，2004年7月