復(fù)阻抗法土壤密度及含水率測試的標(biāo)定試驗(yàn)研究

楊浩明 王永智 王輝

摘 要：為確定復(fù)阻抗法測量土壤密度及含水率標(biāo)定試驗(yàn)的影響因素及合理參數(shù)，采用室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場驗(yàn)證相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。通過配置多組干密度及質(zhì)量含水率的土樣樣本，并選取不同樣本數(shù)量及樣本組合方式，構(gòu)建土樣干密度—復(fù)阻抗、體積含水率—電容電阻比的標(biāo)定關(guān)系。結(jié)果表明：選取合理的土樣干密度與質(zhì)量含水率范圍、樣本數(shù)量能夠顯著提高標(biāo)定關(guān)系的擬合程度，而樣本組合方式影響相對較小。此外，基于上述試驗(yàn)得到的標(biāo)定關(guān)系應(yīng)用于工程現(xiàn)場測試的結(jié)果準(zhǔn)確程度較高，驗(yàn)證了上述參數(shù)的合理性。

關(guān)鍵詞：土壤密度；含水率；復(fù)阻抗法；標(biāo)定試驗(yàn)；擬合優(yōu)度

中圖分類號：ＴＵ４ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．１２．０２４

引用格式：楊浩明，王永智，王輝．復(fù)阻抗法土壤密度及含水率測試的標(biāo)定試驗(yàn)研究［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（１２）：１３５－１４０．

０ 引言

壓實(shí)度是評價(jià)土方填筑工程質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，通過測試土的干密度計(jì)算得到。干密度由土的濕密度和含水率兩項(xiàng)指標(biāo)換算所得，土體密度測試方法包括環(huán)刀法、灌砂法、灌水法、核子密度法和復(fù)阻抗法等［１－３］ ，前３ 種測試方法因直觀、準(zhǔn)確而在我國普遍使用，但對工程實(shí)體存在不同程度的破壞；核子密度法無損且準(zhǔn)確程度高，但受制于放射性，難以廣泛應(yīng)用；復(fù)阻抗法是一種建立土體阻抗參數(shù)與密度、含水率函數(shù)關(guān)系的測試方法，最先由美國提出并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究與應(yīng)用，具有快速、無損且無放射性的優(yōu)點(diǎn)，形成了相關(guān)技術(shù)規(guī)范［４－５］ ，但在我國實(shí)際應(yīng)用的準(zhǔn)確性尚存在一定爭議，主要原因是尚未形成統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)定過程［６－７］ ，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：１）標(biāo)定樣本的土體干密度、含水率適宜范圍；２）標(biāo)定樣本的數(shù)量及組合方式。

在標(biāo)定樣本的土體干密度、含水率適宜范圍方面，美國工程材料協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ＡＳＴＭ Ｄ７６９８－２０２１ 和美國國家公路與運(yùn)輸協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ＴＰ １１２－２０２１ 僅指出了在一定的干密度和含水率范圍外統(tǒng)計(jì)結(jié)果的方差可能會增大；Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ 等［８］ 在美國Ｄｏｖｅｒ 和Ｍｉｄｄｌｅｔｏｗｎ 地區(qū)選取兩種黏土土樣，制備測試樣本［干密度范圍為（０．９１～１．００）ρｄｍａｘ，質(zhì)量含水率范圍在最優(yōu)含水率以下６％至最優(yōu)含水率］，測試結(jié)果相對較準(zhǔn)，但未對上述范圍以外的樣本進(jìn)行測試；Ｒｏｓｅ 等［９］ 在美國Ｉｄａｈｏ、鄭建國等［１０］ 在陜西延安等地取土進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果顯示，相較于ＡＳＴＭ Ｄ７６９８－２０２１ 等規(guī)范提出的建議范圍，標(biāo)定樣本的含水率在更窄的范圍內(nèi)所建立的標(biāo)定模型測試結(jié)果較準(zhǔn)確。在標(biāo)定樣本的數(shù)量及組合方式方面，ＡＳＴＭ Ｄ７６９８－２０２１ 標(biāo)準(zhǔn)中采用矩陣法，即由一定組數(shù)的干密度和含水率配置組合，樣本數(shù)量不宜少于６ 個(gè)；ＴＰ １１２－２０２１ 標(biāo)準(zhǔn)中參照擊實(shí)試驗(yàn)的土樣配置方法，按照不少于５ 個(gè)含水率（相連兩個(gè)試樣含水率差值宜為２％）配置５ 組標(biāo)定土樣進(jìn)行測試；許進(jìn)和等［１１］ 、趙春梅［１２］ 采用散點(diǎn)法配置樣本進(jìn)行試驗(yàn)，認(rèn)為標(biāo)定模型的樣本數(shù)對于現(xiàn)場測試準(zhǔn)確程度影響極大，合理配置標(biāo)定土樣的含水率變化梯度能夠在樣本較少時(shí)取得較好效果，測點(diǎn)數(shù)量應(yīng)大于７ 個(gè)。雖然國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了一定的試驗(yàn)研究，并針對標(biāo)定樣本的參數(shù)范圍、數(shù)量及組合方式提出相關(guān)意見，但對不同類型土樣進(jìn)行較為系統(tǒng)的比對試驗(yàn)成果較少，尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)定方法，仍需要進(jìn)一步開展試驗(yàn)研究。