土壤無核密度儀在蘭州地區(qū)的使用情況分析

于連玉(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730021)

1 地質(zhì)條件

蘭州市位于北緯36°03′，東經(jīng)103°40′，依黃河而建，世界地理版圖的幾何中心，黃河自東西穿城而過，是唯一一個黃河穿越市區(qū)的省會。由于南北兩山夾峙地形的影響，市區(qū)東西狹長，約30 千米，南北最窄處，僅5 千米左右，具有帶狀盆地城市的特征。

蘭州的地質(zhì)環(huán)境可大體從該區(qū)土壤分類，土壤性質(zhì)，土壤結(jié)構(gòu)等方面了解。

(1)土壤分類：一是黃土，主要在陜西北部甘肅中北部，紅土主要在甘南和新疆的盆地周邊；沙土在各大盆地的中部。腐殖土在秦嶺、祁連、天山等植被發(fā)育地區(qū)；礫石土特就是戈壁在走廊及新疆封口地區(qū)。(2)土壤性質(zhì)：西北的土壤屬于堿性,可以從西北生長的植被和土壤結(jié)構(gòu)去分析，荒漠植被極端干旱的氣候和貧瘠多鹽的土壤，限制了植物的生長、發(fā)育和傳布，造成植物種類貧乏，植被結(jié)構(gòu)簡單。(3)土壤結(jié)構(gòu)：蘭州地區(qū)荒漠土壤的形成過程不同于我國其他地區(qū)，其生物過程顯著削弱。西北地區(qū)的植被極為稀疏，每年以殘落物形式進入土壤表層的數(shù)量有限；同時，在干熱氣候條件下，土壤有機質(zhì)迅速礦質(zhì)化。所以，土壤有機質(zhì)含量很低，大多在0.5%或0.3%以下，高的也很少超過1%。相反，母質(zhì)特性在土壤形成過程中具有明顯的作用，物質(zhì)的移動和積累過程在很大程度上取決于不同的成土母質(zhì)類型及其風化特點。

2 土壤無核密度儀

土壤無核密度儀是基于時域反射網(wǎng)(TDR)原理的一種量測土壤含水量和干密度的新型儀器，其原理是通過量測由TDR 脈沖發(fā)生器發(fā)出的階梯式電磁脈沖在通過打入土壤中的四根金屬鋼針的傳播的時間和采集到的電壓信號，通過對信號處理和計算獲得土的電介質(zhì)常數(shù)和土體的電導(dǎo)率值，計算機軟件根據(jù)此二參數(shù)算得所測土體含水量和密度，結(jié)果顯示在掌上電腦的屏幕上。

(1)工程應(yīng)用 土壤無核密度儀廣泛用于工程的開挖、回填施工、機場跑道、公路、鐵路基礎(chǔ)施工以及堤壩施工、公共設(shè)施施工、建筑物基礎(chǔ)、堆場覆蓋施工等等。

(2)技術(shù)優(yōu)點 土壤無核密度儀的檢測結(jié)果可在數(shù)分鐘之內(nèi)得到：一步法測試為5～10 分鐘；二步法測試為10～20 分鐘。適用于粘性土和無粘性土，也能用于石灰或水泥改良土，以及云母質(zhì)土。數(shù)據(jù)采集和分析軟件可在個人或掌上電腦上進行。

(3)儀器優(yōu)點 土壤無核密度儀采用非核子測試技術(shù)，不受法規(guī)控制，無需重復(fù)性費用，無需持證操作人員，無需專門的安全培訓(xùn)，無需執(zhí)照費，無需繁復(fù)的登記記錄，無需危險分級等優(yōu)點。

(4)儀器使用方法 美國材料利試驗學(xué)會的標準測試法(ASTMD6780)規(guī)定了兩種現(xiàn)場測試方法：一步法(常用方法)：利用土體的電導(dǎo)率和表觀電介質(zhì)常數(shù)得到土的含水量和干密度。兩步法：現(xiàn)場快速測量方法，無需等待實驗室擊實試驗，不受鹽堿度影響。

3 數(shù)據(jù)對比分析

目前土的物理性質(zhì)指標還是利用傳統(tǒng)的土工試驗來得到，但是傳統(tǒng)的土工試驗費時費力，而且所得數(shù)據(jù)也存在一定的誤差。本文主要將傳統(tǒng)土工試驗所得數(shù)據(jù)與土壤無核密度儀所測數(shù)據(jù)進行對比分析，最終確定土壤無核密度儀的實用性。

本次試驗地點選在蘭州永登，主要通過5 組平行試驗分別對比最終確定土壤無核密度儀的實用性。

(1)實驗步驟 ①取環(huán)刀五個，分別算出它們的體積，并稱量其質(zhì)量。②在永登地區(qū)不同的五個地點用環(huán)刀切取五個原狀土樣，并記錄五個地點的坐標。③用電子天平稱量各個環(huán)刀及試樣質(zhì)量并記錄。④將稱量后的試樣放入烘箱烘干，再次稱量。⑤將土壤無核密度儀帶到試驗場地即取得土樣的五個點，利用“一步法”逐個測量，并記錄數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)據(jù)對比 將以上所得數(shù)據(jù)整理，得表1。

表1 實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

4 結(jié)論

本次試驗數(shù)據(jù)依托蘭州永登某道路建設(shè)施工勘察，數(shù)據(jù)通過資深土工實訓(xùn)室檢測所得。通過對比可得如下結(jié)論：土工試驗與土壤無核密度儀所得數(shù)據(jù)誤差在0.1 以內(nèi)，根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)定在允許誤差范圍內(nèi)，土壤無核密度儀是可以在蘭州地區(qū)使用的。

[1]唐大雄.工程巖土學(xué)(修訂版)[M].地質(zhì)出版社,1999.

[2]李智毅.工程地質(zhì)學(xué)概論(第一版)[M].中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1994.