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(gè)黃河穿越市區(qū)的省會(huì)。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(jìn)入土壤表層的數(shù)量有限；同時(shí)，在干熱氣候條件下，土壤有機(jī)質(zhì)迅速礦質(zhì)化。所以，土壤有機(jī)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(dòng)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(fēng)化特點(diǎn)。

2 土壤無核密度儀

土壤無核密度儀是基于時(shí)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(shí)間和采集到的電壓信號(hào)，通過對(duì)信號(hào)處理和計(jì)算獲得土的電介質(zhì)常數(shù)和土體的電導(dǎo)率值，計(jì)算機(jī)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(jī)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(diǎn) 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(gè)人或掌上電腦上進(jìn)行。

(3)儀器優(yōu)點(diǎn) 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(fèi)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(fèi)，無需繁復(fù)的登記記錄，無需危險(xiǎn)分級(jí)等優(yōu)點(diǎn)。

(4)儀器使用方法 美國材料利試驗(yàn)學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)室擊實(shí)試驗(yàn)，不受鹽堿度影響。

3 數(shù)據(jù)對(duì)比分析

目前土的物理性質(zhì)指標(biāo)還是利用傳統(tǒng)的土工試驗(yàn)來得到，但是傳統(tǒng)的土工試驗(yàn)費(fèi)時(shí)費(fèi)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(yàn)所得數(shù)據(jù)與土壤無核密度儀所測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，最終確定土壤無核密度儀的實(shí)用性。

本次試驗(yàn)地點(diǎn)選在蘭州永登，主要通過5 組平行試驗(yàn)分別對(duì)比最終確定土壤無核密度儀的實(shí)用性。

(1)實(shí)驗(yàn)步驟 ①取環(huán)刀五個(gè)，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(gè)地點(diǎn)用環(huán)刀切取五個(gè)原狀土樣，并記錄五個(gè)地點(diǎn)的坐標(biāo)。③用電子天平稱量各個(gè)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(yàn)場地即取得土樣的五個(gè)點(diǎn)，利用“一步法”逐個(gè)測量，并記錄數(shù)據(jù)。

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

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)論

本次試驗(yàn)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(shí)訓(xùn)室檢測所得。通過對(duì)比可得如下結(jié)論：土工試驗(yàn)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.