SDG密度仪填土压实度检测试验
顾欢达;杜智亮;薛国强;胡舜
【摘 要】SDG密度仪是一种基于电磁学原理的密度检测仪,在用于路基填土压实度检测过程中,可进行现场压实填土密实度的快速无损检测,从而实现对现场填土压实质量的动态实时检验与控制.根据密度仪的特性实施现场与室内模拟试验,结果显示SDG密度仪具有良好的稳定性与可靠性,适合于黏性填土密度的快速无损检测,尤其是对于干密度为1.5 g/cm3以上的黏性填土显示良好的准确性与可靠性.%SDG is a density gauge bad on electromagnetism principle. It could be ud as a rapid nondestructive detecting method to detect subgrade compaction, which is helpful to real-time dynamic detecting of subgrade compaction. With site and laboratory tests, it cloud be concluded that the SDG is suitable for compaction detecting of clayey embankment with favorable stability and dependability, especially for the clayey embankment which dry density is near or above 1. 5g/cm3 .
【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2012(031)006
【总页数】7页(P1165-1170,1184)
一生和你相依【关键词】SDG密度仪;压实度;灌砂法
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与我同眠下载【作 者】顾欢达;杜智亮;薛国强;胡舜
【作者单位】苏州科技学院土木工程学院,江苏苏州215011;苏州科技学院土木工程学院,江苏苏州215011;常熟市住建局,江苏苏州215500;常熟市工程质量检测中心,江苏苏州215500
【正文语种】中 文
【中图分类】U412.36
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0 引言
在道路、堤坝及人工地基等工程领域，通过压实填土形成地基或构筑物是常用的方式。为了保证压实填土或构筑物的稳定性及减小变形，控制压实填土的密实度是关键。在压实填土施工中，填土密实度测试是填土压实质量控制的一项重要内容。目前，工程上填土密度测试常用的方法主要是体积质量方法，包括灌砂法、环刀法等，此类方法的特点是现场测
试填土的体积与质量，再结合室内试验确定被测填土的干密度。传统方法操作简单、结果可靠，但也有实时性差、效率低、测点分布密度小，测试数据代表性不高等缺点，开发具有实时性、能快速可靠进行现场填土密度测试的方法是目前研究开发的主要方向，较早提出应用的无损快速检测技术如核子密度仪［1-3］，其主要问题是操作的安全性问题，李少波等研究了剪切波测试技术［4］，李青山、刘长发等考察了基于瑞雷波原理的压实度测试方法［5-6］，盛安连、顾炳其等则对振动检测技术进行了研究［7-8］。但是，以上技术由于技术要求高、操作过程复杂或者安全性要求高等原因，在实际工程中并没有得到比较普遍的应用。SDG密度仪是一种基于电磁学原理开发的填土密度检测仪，通过电磁感应场对材料基质电化学阻抗的变化响应来达到无损密度检测目的。事实上，由于空气的介电常数比土体中固体颗粒的介电常数低，土体压实度提高后，土体中孔隙体积减小，也就伴随着土体中空气体积缩小，导致测试到的综合介电常数提高。SDG密度仪通过内置数据处理器将测试数据经计算得到填土的密度、压实度及土体含水率等指标，以实现对现场填土密度的实时快速无损检测，利用检测实时性及时反映填土的压实质量，为填土质量实时控制提供必要的条件;同时利用其无损性提高检测效率。
SDG密度仪作为填土密度无损检测新技术，除了具有实时、快速、安全性高等特点以外，
还有携带操作简便、数据存储容量大及可重复测试等优点，对于提高诸如路基、堤坝及其他填土工程的压实度检测效率及现场质量控制水平是十分有利的。但是，目前存在的问题主要有以下3方面:①SDG密度仪填土压实度检测技术的开发及国内引进时间都比较短，目前为止尚未有比较多的工程使用积累及经验［9］;②对密度测试仪本身的性能及适用性了解不深;③尚未建立能用于工程质量检测的技术标准及要求。由于上述原因，限制了该项技术在工程中的实际应用。为此，需要通过大量的基础研究及数据积累，掌握测试仪本身的性能及适用性，同时进行合理科学的效果评价，为进一步建立现场测试技术标准和方法确立必要的理论和技术依据。在此，主要是以技术应用为目的，结合常熟市长江路耿泾塘桥改造工程的路基压实度检测项目，通过现场与室内模拟试验相结合的方法，对SDG密度仪填土压实度测试的适用性进行研究。
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1 SDG密度仪简介及前置参数
SDG密度仪基于电磁学原理采用电化学阻抗图谱技术，通过电磁感应场对材料基质电化学阻抗的变化响应达到填土无损检测目的。测试仪本身主要由传感器及显示存储处理器等两个部分组成。测试时将其置于被测压实填土上，对于每一个测试点，为了提高测试数据的
准确性及可靠性，按一定顺序改变测试位置并分别进行测试(图1)，5次测试完成后数据处理器自动计算并显示该测试点的填土压实度数据。根据密度仪的性能，测试仪可以测试深度30 cm，直径28 cm范围内的压实填土密度等。
图1 SDG密度仪测试步骤Fig.1 Testing steps of soil density gauge
为了满足实时性要求，测试前需要预先输入被测土体的前置参数，主要包括最大干密度、最优含水量、土的塑液限指标、土的颗粒分布参数等。本次试验包括室内模拟压实试验及现场试验，其中室内试验为素土，现场压实填土分别为7%灰土及10%灰土，依据JTG E 40—2007《公路土工试验规程》对试验用土实施预备试验，得到不同土类的前置参数见表1，不同土类的颗粒分布曲线见图2。根据预备试验结果可知，3种土的塑性指数IP均大于10，颗粒分布以粒径小于0.075 mm的细粒土为主，因此，室内试验用土及现场压实填土均属于黏性土类。
表1 试验中不同土类的前置参数Table 1 Pret parameters of different kinds of soil in tests注:*室内试验素土采用轻型击实试验结果。灰土最大干密度 ρdmax/(g·cm－3)1.566*各项参数 素土* 7%灰土10%1.76 1.74最优含水率 ωopt/% 20.10 17.50 17.10液限 ωL/% 43.43 38.
71 39.80塑限 ωP/% 26.67 22.75 29.80不均匀系数 Cu 6.97 13.9 10.56曲率系数 Cc 2.27 1.1 1.05砾石(4.75 ～75 mm)/% 0 6.3 0砂(0.075 ～4.75 mm)/% 6.66 21.3 16.81黏粒( ＜0.075 mm)/% 93.31 72.3 83.19大于19 mm/% 0 0 0大于75 mm/% 0 0 0
图2 土的颗粒分布曲线Fig.2 Soil grain gradation curves
2 试验方法
SDG密度仪填土压实度试验内容主要包括现场及室内模拟试验两部分。现场试验选择正在施工中的路基填土分别用SDG密度仪及灌砂法进行对比试验，其中7%灰土路基选择6个测点，10%灰土路基选择15个测点分别实施密度测试。在用SDG密度仪进行测试过程中，每个测试点实施不少于3次的重复测试，取其平均值作为测试值。图3为SDG密度仪现场测试情况。
泛亚汽车技术中心图3 SDG密度仪的现场测试Fig.3 Site testing of soil density gauge
室内试验主要是利用土槽模拟压实填土条件，在不同条件下用SDG密度仪测试填土密度，同时用环刀法测试填土密度进行对比。土槽尺寸45 cm×45 cm×30 cm(图4)，试验过程中为
了控制模拟压实填土的密度及含水率，先按设定含水率制备土样，然后按设定的密度条件分3层将一定量的制备土样用击锤通过夯击的方式填入土槽，严格控制每层填土的体积，以控制填土密度满足设定的密度条件。
图4 SDG密度仪室内试验土槽Fig.4 Lab testing of soil density gauge
3 试验结果与分析
施工预算3.1 填土密度测试的对比分析
为了检验SDG密度仪作为填土压实度检测的可靠性与稳定性，利用室内模拟压实填土试验及现场测试，对SDG密度仪测试结果与常规测试法所得到的结果进行对比分析。在室内模拟填土试验中，先按干密度1.55 g/cm3、含水率17%在土槽中形成模拟压实填土，然后分别用SDG密度仪及环刀进行填土的密度测试。为了检验SDG密度仪的可靠性，在同样条件下用SDG密度仪对模拟压实填土进行多次重复测试，用环刀测试填土密度时，为确保测试值的准确性，分别按上中下3层测试填土的密度，然后取其平均值作为模拟压实填土的密度值。根据图5显示的测试结果，SDG密度仪测试的模拟压实填土干密度均值为1.597 g/cm3，
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环刀测试干密度为1.554 g/cm3，SDG密度仪测试均值略大于环刀测试值，两者的相对偏差率为2.8%(相对偏差率定义为两者的差值与环刀测试值之比)，从各次测试的离散情况看，大部分SDG密度仪测试值与均值之间的偏差率小于3%，而SDG测试值与环刀测试值之间的偏差率基本上都小于5%。以上重复测试结果说明，在室内模拟压实填土条件下，SDG密度仪测试干密度值与填土实际干密度比较接近，多次重复测试值也基本上位于均值附近，离散性不明显。
