DB21-T 4057-2024 復(fù)阻抗法檢測土體密濕度技術(shù)規(guī)程

ICS03.100.01CCSA.027212024-11-30發(fā)布IDB21/T4057—2024前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4基本規(guī)定 24.1檢測要求 24.2設(shè)備要求 25檢測儀器 25.1復(fù)阻抗法土體密濕度無核檢測儀 25.2標(biāo)準(zhǔn)土樣制作裝置 36專用曲線建立 46.1一般規(guī)定 46.2標(biāo)準(zhǔn)專用曲線建立 46.3聯(lián)合專用曲線建立 57現(xiàn)場檢測 57.1檢測準(zhǔn)備 57.2檢測步驟 68檢測報(bào)告 6附錄A（資料性）復(fù)阻抗法檢測技術(shù)原理與專用曲線分析 8附錄B（資料性）標(biāo)準(zhǔn)土樣制作裝置和制樣方法 9DB21/T4057—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由遼寧省水利廳提出并歸口。本文件起草單位：遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司、遼寧省遼河防洪工程有限責(zé)任公司、遼寧水利土木工程咨詢有限公司。本文件主要起草人：滕德偉、王健、汪玉君、那利、姜潤文、雷炎、汪魁峰、姜濤、李日芳、蔣向東、葉建新、羅東翔、夏在森、張偉夫、孔德棟、郭湛湛、黨如童、張磊、盧敏、宋立元、馬洪山、張瑞、關(guān)凱倫、唐樹新、臧志剛、楊勝、付勇、孫釗、趙磊、張博、劉磊、劉麗、唐小婧、安娜、楊海燕、楊樹波、周穎、張琪、柏晨楠、張燁、項(xiàng)偉、李琦、張迪、秦山萁。本文件發(fā)布實(shí)施后，任何單位和個(gè)人如有意見和建議，均可以通過來電和來函等方式進(jìn)行反饋，我們將及時(shí)答復(fù)并認(rèn)真處理，根據(jù)實(shí)際情況依法進(jìn)行評估及復(fù)審。歸口管理部門通信地址：遼寧省水利廳（沈陽市和平區(qū)十四緯路5號聯(lián)系電話文件起草單位通信地址：遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司（沈陽市和平區(qū)十四緯路5-4號聯(lián)系電話1DB21/T4057—2024復(fù)阻抗法檢測土體密濕度技術(shù)規(guī)程本文件規(guī)定了復(fù)阻抗法檢測土體密濕度的基本規(guī)定、檢測儀器、專用曲線建立、現(xiàn)場檢測等內(nèi)容。本文件適用于采用復(fù)阻抗法進(jìn)行土方工程填筑壓實(shí)質(zhì)量的檢測與控制。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T15406巖土工程儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件GB/T17949.1接地系統(tǒng)的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導(dǎo)則第1部分：常規(guī)測量GB/T27431合格評定測量設(shè)備期間核查的方法指南GB/T50123土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)SL260堤防工程施工規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1土體復(fù)阻抗（|Z|）compleximpedanceofsoil由一正弦交流電路穿越土體所形成任一線性端口電壓相量與其中電流相量的比值，簡稱“復(fù)阻抗”。3.2等效電路equivalentcircuit基于土體導(dǎo)電性，在物理概念上等效為電容C和電阻R并聯(lián)形成的電路。3.3專用曲線specialcurve通過室內(nèi)或室內(nèi)-現(xiàn)場聯(lián)合試驗(yàn)，所建立的被測試土體復(fù)阻抗與土體密度、電容/電阻比值與含水率等之間的函數(shù)關(guān)系。3.4標(biāo)準(zhǔn)專用曲線standardspecialcurve2DB21/T4057—2024通過室內(nèi)試驗(yàn)，將被測土體復(fù)阻抗與土體密度、電容/電阻比值與含水率等數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸處理，所建立的土體專用曲線。3.5聯(lián)合專用曲線unitedspecialcurve在建立標(biāo)準(zhǔn)專用曲線的基礎(chǔ)上，增補(bǔ)現(xiàn)場原位試驗(yàn)數(shù)據(jù)，所重新建立的土體專用曲線。3.6期間核查intermediatechecks設(shè)備在使用過程中（含相鄰兩次校準(zhǔn)/檢定之間按照規(guī)定程序驗(yàn)證其計(jì)量特性、功能性和（或）安全性是否持續(xù)滿足方法要求或規(guī)定要求而進(jìn)行的操作。4基本規(guī)定4.1檢測要求4.1.1復(fù)阻抗法檢測土體密濕度的對象為黏土、粉土和砂土，凍土、建筑垃圾土、含高鹽土、鐵礦殘?jiān)炔贿m用。4.1.2檢測人員從事檢測活動(dòng)前，應(yīng)進(jìn)行上崗培訓(xùn)。4.1.3復(fù)阻抗法檢測宜在5℃以上環(huán)境中進(jìn)行。4.2設(shè)備要求4.2.1復(fù)阻抗法土體密濕度無核檢測儀應(yīng)符合GB/T15406的有關(guān)規(guī)定要求，并按現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢定與校準(zhǔn)。4.2.2復(fù)阻抗法土體密濕度無核檢測儀在首次使用前，或在使用過程中每隔12個(gè)月或大修后，應(yīng)由具備資格的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定/校準(zhǔn)，確認(rèn)合格后方可使用。4.2.3復(fù)阻抗法土體密濕度無核檢測儀在用于現(xiàn)場檢測之前，應(yīng)建立專用曲線，在相同條件下連續(xù)檢測過程中，宜每隔3個(gè)月～6個(gè)月重新建立專用曲線；當(dāng)土質(zhì)在結(jié)構(gòu)組成、土體類別以及含有化學(xué)成分發(fā)生變化、更換料場時(shí)，應(yīng)重新建立專用曲線。復(fù)阻抗法檢測原理及專用曲線分析過程詳見附錄A。4.2.4復(fù)阻抗法土體密濕度無核檢測儀采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法進(jìn)行校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是由標(biāo)準(zhǔn)電阻和標(biāo)準(zhǔn)電容組成的復(fù)合電路。兩次檢定/校準(zhǔn)期間，可采用期間核查的方法檢查儀器設(shè)備的穩(wěn)定性，期間核查方法按GB/T27431有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。5檢測儀器5.1復(fù)阻抗法土體密濕度無核檢測儀5.1.1儀器主要包括主機(jī)、金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）、土體溫度傳感器、標(biāo)準(zhǔn)定位器、電纜線夾及鐵錘，3DB21/T4057—2024儀器連接方式見圖1。標(biāo)引序號說明：1——主機(jī)；2——電纜線夾；3——標(biāo)準(zhǔn)定位器；4——金屬導(dǎo)電探針（鋼釬5——土體溫度傳感器。圖1復(fù)阻抗法土體密濕度無核檢測儀連接示意圖5.1.2主機(jī)為儀器核心部件，包括土體電參數(shù)測量電路單元和顯示控制處理單元。其中土體電參數(shù)測量電路單元由土體測量傳感器、電子射頻發(fā)射源（頻率為2.0MHz～3.0MHz）、土體電流、探針電壓以及等效電路組成，顯示控制處理單元包括微處理器和數(shù)據(jù)采集、處理、顯示以及存儲系統(tǒng)。5.1.3金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）共4支，由不銹鋼材料制成的圓錐形金屬導(dǎo)電物體，前段錐形部分插入土體。導(dǎo)電探針長度宜為200mm～250mm，插入段長度不小于100mm，直徑范圍為6.5mm～12.5mm。5.1.4土體溫度傳感器用于進(jìn)行溫度補(bǔ)償，量測范圍0℃~50℃,分度值0.1℃。5.1.5標(biāo)準(zhǔn)定位器為圓形或十字形，直徑或?qū)挾确秶?50mm～400mm，可按0°、90°、180°和270°方向確定金屬導(dǎo)電探針插入土體的位置。5.1.6電纜線夾為兩段帶金屬夾頭的電纜，夾頭材質(zhì)宜為銅質(zhì)。5.1.7鐵錘采用10磅或12磅。5.2標(biāo)準(zhǔn)土樣制作裝置5.2.1標(biāo)準(zhǔn)土樣采用壓樣法制備，具體操作步驟按GB/T50123的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。5.2.2標(biāo)準(zhǔn)土樣制作裝置由絕緣套筒、固定基座及輔助配件組成，其結(jié)構(gòu)框架見附錄B.1。5.2.3絕緣套筒的筒內(nèi)徑不宜小于350mm，筒高不宜小于250mm。5.2.4固定基座由外部套筒、基座和固定支架組成。4DB21/T4057—20246專用曲線建立6.1一般規(guī)定6.1.1標(biāo)準(zhǔn)專用曲線建立的密濕度范圍應(yīng)包含現(xiàn)場被測土體密濕度變化范圍，如在變化范圍之外宜建立聯(lián)合專用曲線。6.1.2標(biāo)準(zhǔn)土樣選取數(shù)量不應(yīng)少于6個(gè)，每個(gè)重量不小于80kg，制樣方法見附錄B.2。6.2標(biāo)準(zhǔn)專用曲線建立6.2.1標(biāo)準(zhǔn)專用曲線建立采用壓樣法，標(biāo)準(zhǔn)土樣應(yīng)符合下列要求：a)標(biāo)準(zhǔn)土樣的數(shù)量應(yīng)為6個(gè)～9個(gè)，即2種不同密度和3種不同含水率的組合情況或者3種不同密度和3種不同含水率的組合情況；b)所配制土樣的干密度值應(yīng)為最大干密度ρdmax的0.88～0.98倍；c)含水率應(yīng)包括高、中、低三種情況，含水率值應(yīng)在土樣最優(yōu)含水率wop的-6.0%～+2.0%偏差范d)應(yīng)準(zhǔn)備6個(gè)～9個(gè)配制標(biāo)準(zhǔn)土樣的絕緣套筒，尺寸應(yīng)符合5.2.3要求。6.2.2標(biāo)準(zhǔn)土樣制作步驟應(yīng)符合下列要求：a)將被測土料進(jìn)行風(fēng)干處理后，在橡皮板上用碎土器碾散，碾壓時(shí)勿壓碎顆粒，碾散后的土樣按GB/T50123的要求過篩備用；b)通過試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，獲取被測土料的最大干密度ρdmax與最優(yōu)含水率wop。擊實(shí)試驗(yàn)依據(jù)GB/T50123的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行；c)以最大干密度和最優(yōu)含水率、設(shè)計(jì)或規(guī)范要求的壓實(shí)度為基礎(chǔ)，按照6.2.1要求設(shè)計(jì)2種密度、3種含水率組合的6組標(biāo)準(zhǔn)土樣或者3種密度、3種含水率組合的9組標(biāo)準(zhǔn)土樣；d)根據(jù)所設(shè)定的含水率配置各組土料時(shí)，所需的加水量按公式（1）計(jì)算；式中：mw——土樣所需加水質(zhì)量，單位為克（gm0——風(fēng)干土質(zhì)量，單位為克（gw0——風(fēng)干含水率，單位為百分?jǐn)?shù)（%w'——土樣所要求的含水率，單位為百分?jǐn)?shù)（%）。e)用噴霧器向土樣噴灑相應(yīng)的水量，靜置15min，裝入塑料膜內(nèi)密封，潤濕12h備用，砂性土潤濕時(shí)間可酌情減短，測定潤濕土樣不同位置的含水率，取樣點(diǎn)不應(yīng)少于2個(gè)，最大允許誤差為±1%；f)按照所設(shè)定的密度制備不同含水率的標(biāo)準(zhǔn)土樣，制備標(biāo)準(zhǔn)土樣所需土料質(zhì)量按公式（2）計(jì)算；式中：m——單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)土體試件所需土體質(zhì)量，單位為克（g）；5DB21/T4057—2024V模具——標(biāo)準(zhǔn)土體模具的容積，單位為立方厘米（cm3ρdmax——最大干密度，單位為克每立方厘米（g/cm3K——要求達(dá)到的壓實(shí)度，以小數(shù)計(jì)；w——含水率，單位為百分?jǐn)?shù)（%）。g)將絕緣套筒置于固定基座上，在固定基座上鋪下層濾網(wǎng)，并將稱好的土樣倒入絕緣套筒內(nèi)，邊倒邊用壓板緩緩壓實(shí)，全部土樣填入后攤鋪刮平，在上表面再鋪上層濾網(wǎng)，蓋好上蓋板；h)將制好的標(biāo)準(zhǔn)土樣，以1mm/min的速率加壓，直到土樣達(dá)到預(yù)壓體積，維持壓力120s；i)壓實(shí)結(jié)束后將上蓋板移除，取下絕緣套筒內(nèi)土體上層濾網(wǎng)，用刮刀輕刮表面不平部分。6.2.3標(biāo)準(zhǔn)專用曲線建立步驟及要求如下：a)提前將土體溫度傳感器插入按6.2.2制備好的標(biāo)準(zhǔn)土樣中；b)啟動(dòng)復(fù)阻抗法土體密濕度無核檢測儀主機(jī)并創(chuàng)建曲線名稱，輸入試驗(yàn)室擊實(shí)試驗(yàn)（或設(shè)計(jì)要求）的最大干密度和最優(yōu)含水率；c)展開標(biāo)準(zhǔn)定位器并置于標(biāo)準(zhǔn)土樣中心，確定0°、90°、180°和270°（順時(shí)針方向）的導(dǎo)板定位位置，利用鐵錘將4支金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）垂直擊入規(guī)定的插土深度，探針頂部應(yīng)持平，傾斜度不得大于20°;d)通過電纜線夾使0°和180°位置上的金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）與主機(jī)連接，待溫度傳感器數(shù)值穩(wěn)定時(shí)，采集一次電性參數(shù)；移動(dòng)電纜線夾與90°、270°位置上的金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）連接，采集二次電性參數(shù)，操作過程應(yīng)符合GB/T17949.1相關(guān)要求；e)保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)；f)采用環(huán)刀法、灌砂法或灌水法測試標(biāo)準(zhǔn)土樣的密度和含水率，并將測試結(jié)果錄入儀器中，具體測試方法及誤差要求應(yīng)符合GB/T50123相關(guān)要求；g)按a)～f)步驟依次測試每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)土樣的密度和含水率，并將測試結(jié)果錄入儀器中；h)將標(biāo)準(zhǔn)土樣的電性參數(shù)與其密度、含水率等數(shù)據(jù)在儀器主機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行線性回歸處理，建立標(biāo)準(zhǔn)專用曲線。6.3聯(lián)合專用曲線建立6.3.1聯(lián)合專用曲線建立所需現(xiàn)場測點(diǎn)選取應(yīng)符合下列要求：a)現(xiàn)場原位測點(diǎn)數(shù)量應(yīng)不少于7個(gè)，測點(diǎn)應(yīng)位于專用曲線所代表的被測工程（或試驗(yàn)段）范圍內(nèi)，且點(diǎn)位不得集中，樣本含水率應(yīng)代表工程現(xiàn)場實(shí)際情況；b)所選取測點(diǎn)的干密度值應(yīng)為最大干密度ρdmax的0.60～1.00倍，含水率值應(yīng)在最優(yōu)含水率wop的-8.0%～+10.0%偏差范圍內(nèi)；c)測點(diǎn)干密度應(yīng)采用環(huán)刀法、灌砂法或灌水法進(jìn)行測試，測點(diǎn)含水率應(yīng)采取烘干法進(jìn)行測試，測試方法及誤差應(yīng)符合GB/T50123相關(guān)要求。6.3.2聯(lián)合專用曲線的建立步驟應(yīng)參照6.2.3執(zhí)行。6.3.3工程現(xiàn)場檢測中宜優(yōu)先選用聯(lián)合專用曲線。7現(xiàn)場檢測7.1檢測準(zhǔn)備6DB21/T4057—20247.1.1對于堤防工程土體密濕度檢測，其抽樣部位和抽樣數(shù)量應(yīng)符合SL260要求。7.1.2現(xiàn)場檢測前應(yīng)按前文要求建立被測土體的專用曲線，通常專用曲線建立宜與現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)同步或提前進(jìn)行，每種類型土樣分別建立專用曲線，不同的工程項(xiàng)目應(yīng)分別建立專用曲線。7.1.3金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）錘入深度應(yīng)與被測土體檢測深度相符合，建立專用曲線和現(xiàn)場檢測所用的金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）應(yīng)相同。7.1.4如果金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）的邊緣和電極已磨損或針體彎曲變形，應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換，若探針在插入過程中遇到石塊或其他堅(jiān)硬物體，應(yīng)在附近重新布設(shè)測區(qū)位置。7.2檢測步驟7.2.1提前60s將溫度傳感器完全插入檢測區(qū)域土體中。7.2.2開啟復(fù)阻抗法土體密濕度無核檢測儀，進(jìn)入檢測系統(tǒng)主菜單。7.2.3選擇已建立的被測土體專用曲線，創(chuàng)建被測工程名稱或作業(yè)站點(diǎn)。7.2.4在檢測區(qū)域依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定位器定位位置，將4個(gè)金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）擊入所需的檢測深度。7.2.5待溫度傳感器數(shù)值穩(wěn)定后，按照6.2.3步驟采集兩次電性參數(shù)。7.2.6檢查并確認(rèn)該點(diǎn)檢測數(shù)據(jù)已保存。8檢測報(bào)告8.1.1檢測報(bào)告首頁格式，應(yīng)包括（但不限于）下列內(nèi)容：a)檢測項(xiàng)目或工程名稱；b)委托單位；c)施工單位；d)檢測類型；e)檢測依據(jù)；f)儀器設(shè)備；g)檢測時(shí)間；h)檢測人員；i)審核人員；j)授權(quán)簽字人；k)委發(fā)日期。8.1.2檢測報(bào)告應(yīng)包含（但不限于）下列內(nèi)容：a)工程名稱、檢測地點(diǎn)、土體類型；b)標(biāo)準(zhǔn)土體的參數(shù)范圍、檢測參數(shù)；c)檢測日期、天氣情況及環(huán)境溫度；d)儀器設(shè)備名稱、型號、編號；e)專用曲線名稱及編號；7DB21/T4057—2024f)檢測位置；g)檢測高程或者深度；h)檢測期間所用的金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）的長度；i)檢測結(jié)果；j)檢測及校核人員。8DB21/T4057—2024（資料性）復(fù)阻抗法檢測技術(shù)原理與專用曲線分析A.1技術(shù)原理A.1.1復(fù)阻抗法檢測方法是基于土體的物理力學(xué)性質(zhì)與土體電性的關(guān)系，即當(dāng)土體的密度變化時(shí)，土體等效電路上的電阻（R）和電容（C）會隨之變化；當(dāng)含水率變化時(shí)，復(fù)阻抗（|Z|）也會隨之變化。通過土體密度、含水率與復(fù)阻抗（|Z|）、電容電阻比（C/R）的相關(guān)關(guān)系，建立專用曲線從而獲取被測工程對應(yīng)土體類型的電性參數(shù)和物理力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系，計(jì)算土體密度和含水率。A.1.2當(dāng)對一組具有不同密度和含水率的土體進(jìn)行現(xiàn)場電性參數(shù)檢測和復(fù)阻抗計(jì)算時(shí)，采用線性回歸分析方法建立復(fù)阻抗（|Z|）與密度、電容電阻比（C/R）與含水率之間專用曲線，利用公式(A.1)和公式(A.2)確定被測土體的密度和體積含水率，利用公式(A.3)將體積含水率換算為質(zhì)量含水率。式中：ρ——土體密度，單位為克每立方厘米（g/cm3θv——體積含水率，單位為百分?jǐn)?shù)（%w——質(zhì)量含水率，單位為百分?jǐn)?shù)（%pw——水的密度，單位為克每立方厘米（g/cm3）a、b、c、d——系數(shù)。A.2專用曲線分析A.2.1基于6個(gè)～9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)土樣的測試數(shù)據(jù)，將環(huán)刀法、灌砂法或灌水法獲取的標(biāo)準(zhǔn)土樣密度和含水率，分別代入公式(A.1)和公式(A.2)中，確定函數(shù)關(guān)系系數(shù)a、b、c、d的具體數(shù)值，并繪制專用曲線。A.2.2專用曲線采用回歸分析法，回歸方程的擬合程度由相關(guān)系數(shù)R2確定，R2的最大值為1，所擬合公式的相關(guān)系數(shù)越接近1，說明擬合曲線對實(shí)測值的擬合程度越好，所建立的專用曲線越準(zhǔn)確。A.2.3采用復(fù)阻抗法土體密濕度無核檢測儀檢測土體密度和含水率時(shí)，相關(guān)系數(shù)R2應(yīng)不小于0.90。A.2.4建立專用曲線時(shí)，當(dāng)R2小于0.90時(shí)，應(yīng)按以下步驟對曲線進(jìn)行完善：a)根據(jù)回歸方程顯示的擬合曲線，剔除相關(guān)性最差的一