轻型触探仪检测填土干密度的尝试
轻便触探仪检测填土干密度的尝试‘
王 张 彬’ 李广信２
（ 武汉犬学土木建筑工程学院 ’
４０７： ３０２ ＇ 清华大学土木水利学院，北京 １０８） ００４
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 ｏ
３ 试验数据分析 ３１ 密度 （ 与 数 （ ｉ 的相关性分析 ． ｆ － Ｐ） 锤击 ｄ Ｎｏ ）
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 川 ｄ 与Ｎ 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 （ ａ １ ９０３６ Ｎ ． ００３） ９ ９
・３ ９ ・ ３
中 土 工 会 九 土 学 岩 工 学主 ｙ 国 木 程学 第 届 力 及 土 程 全 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。
表 １ 现场和室内试验结果
中码头堤防防汛哨佣基础
北京 ２０ 一１ 一 ５ ８ ０ ３ ０ ２ －２
清水澳水库土坝
Ｎ
ｉ ｎ
长合院堤防 Ｎｍ
Ｉ Ａ Ｌ Ｉ
ｌ ２ ３ ７． ２ ２ ６ ２．
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１５ ．７
３ ８
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１ ８ ６．
１３ ．０
３ ５
． ９ １３
１ ５
１６ ．７
１ ７
２
２ ０ ４．
１６ ．５
２
１ ３ ７．
１４ ．８
２ ２
３
２ ５ ５．
１５ ５
２ ８
２ ６
１ １ ８．
１４ ．０
１ ６
３
１ ７ ９．
１６ ．０
３ ２
３
１ ８ ７．
． ７ １４
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４
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２ ７
２ ３ ０．
１３ ．８
２ ２
４
２１ ４ ．
１４ ．６
３ ５ ２ ７ ２ ３
４
２ ７ ０．
１６ ．０
３ ９
５
２． ５６
． ０ １５
２ ７
２ ８
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１４ ．０
１ ５
５
２ ３ ０．
１４ ．９
５
１ ９ ８．
． ３ １５
５ ６
６
２ １ ４．
１５ ．５
３ １
２ ９
１ ０ ８．
． ９ １４
１ ５
６
２ ８ ２．
１５ ．７
６
２ ４ ４．
１４ ．２
３ ２
７
２ ５ ４．
． ７ １５
３ １
３ ０
２ ３ ０．
１４ ．５
１ ６
７
１ ７ ６．
１５ ．０
４ ３
８
１ １ ９．
１． １ ６
３ ２
３１
１ ４ ７．
． ７ １４
ｌ ５
８
１． ９８
１４ ．６
２ ９
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１． ８ ５
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２． １４
１４ ．０
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１ ９ ７．
１４ ．６
４ ９
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２ ０ ４．
１６ ．２
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１ ． １７
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１４ ．４
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１ ２ ７．
１４ ．３
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２． ３２
１５ ．９
４ ２
１ ２
２ ０ ５．
１． ７ ５
２ ５
３ ５
１ ７ ８．
１４ ．５
１ ９
１ ２
２． ３１
１５ ．２
５ ４
１ ３
１ ４ １ ５ １ ６
２１ ２ ． ２ １ １．
１． ０ ６ １． ８ ５ ． ９ １４ １４ ．８ １． １ ５
１ ５ ２ ２
２ ０ ２ ０ ２１ １ ９ ２ ４ ２ ３ ２１ ２１ １ ８
３ ６ ３ ７ ３ ８
３ ９
１ ６ ５． ２ ９ ． １ １ ４ ６． １ ４ ８． １ ２ ５．
１４ ．１ １４ ．７
１ １ １ ９ １ ６ １ ７ １ ８ １ ８ ２ ０ ２ ４ ２ ４ ２ ２ １ ８ Ｉ ２
土坝下游探井
１ ９ ８． ２ ８ ６． １． ７ ４
２ ９ ０．
２ ０ ５．
． ３ １４
． １ ４１
４ ０
７
１５ ．８ １４ ．５
１４ ．７
１ ７
１ ８ １ ９ ２ ０ ２ １ ２ ２
２ ２ ２．
２ ３ ３．
４ ０
４１
１７ ．１
１４ ．８
３
４
３ ４ ０． ２． ９８
３
１ １
１５ ．４
１５ ．９ １４ ．８ １４ ．４ １４ ．４
２． ３６
１
９ ４．
２ ４ ３．
２ ４ ４．
４ ２ ４ ３
４ ４
１５ ．６ １５ ．５
１５ ．２ １４ ．６
１ ５ ８．
２ ４ ０． １ ２ ７． １ ５ ７．
２． ３７
２ ６ ５．
４ ５
４ ６
２ ３
２ ５ ２．
． ６ １４
１５ ．５
分析上述三图可见， 不同区域、 不同土质填土的Ｐ 与Ｎ， ｄ 。 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 ｏ
３２ 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 与Ｎ ， ４ 。 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 与Ｎ。 ｄ ： 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 Ｎ１ 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 ０２５２ ．４ ，而含水量对干密度指标的影响却甚小
（ 相关系数仅为００１ ． ２０ １ ）
Ｐ ． ／ ｍ ｇ
１７ ． １６ ５
Ｐ仅。 ， ｍ ，
１ ． ６
１５ ．５ １５ ．
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胜 ５ ４
． ： ＊
２ ４ １ １ ３ ２ １ ６ ８ ０ ２
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２ ４ ６ ２１ ２ ２ ２ ３ ３ ３ ３ ３Ｘ ４１ １ １ １ １ ２ ２ ６ ８ ８ ４ ０ ２ ４ ６ １
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伟时 敌回归关系图
图 １ 中码头堤防防汛哨栩甚础坟土Ｐ 与Ｎ。 ｄ ， 的回归关系曲线
口 ６５ 石 犯 ５ ４５ 月 ３５ 、
Ｒ＝．７ ＇０Ｘ４ （１
２ ２ ２ ３ ３ ４ ４ ４ ５ ０ ４ ８ ２ ６ ０ ４ ９ ２
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令
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（）项式回归关系图 ｂ多
气
２ ２ ２ ３ ３ ４７ ４ ８ ２ ６ ０ ０ ４ ８ ２ ６ １ ４ ４ ５ ５ ６
ａ 线性回归关系图 （）
图ｚ 长合烷堤防坟土Ｐ 与队。 ａ 的回归关系曲线
１７ ．
１ ０ ０ ９ １ ．２ ９ ＇ ０ ＝ ． ４８
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１Ｐ ．／ ７ｇ ，． 蕊 ｒ
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夕 ０
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３ ５
４（ １
２ ５ ３ ０ ３ ５ ４ ０
（， ａ线性回归关系图
（） 项式回归关系图 ｂ多
图３ 清水溪水库土坝坡土Ｐ 与枯。 ａ 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
２０ 一１ 一２ －２ ０３ ０ ５ ８
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‘ ） ０ ９７ ． ６ ＇ ． ３ －９ ２３ ＝ ５ ３
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１ ０万
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２ ２
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 。
３３ 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①直线回归的
关 式为： ｄ 。 ０７ ＋ ０ ， 关系 系 Ｐ二 ． ８ ， ８ 相 数为： ２ ４ ２ ②对 归关 式为： ｌ ０ Ｎ １ ９ ． ３ Ｒ ＝ ． ７； 数回 系 ０７ Ａ
０２２ Ｎ， ８０， ． ５ ， ０ ５４ 相关系数为： ＇ ０５４ １ Ｉ ＋ ｎ ． Ｒ＝ ． ＆ ２
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，０２ ２ （） ５ ４ ２ ２０， ４ ２ 一５ ９ ３ 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 岩土工程学报，１９， ． ） ９９ ２ （ ： １ ６
７９ ２ １ －７ ２
３２ ４