一种快速测量夯土压实系数的方法
技术领域
本发明属于岩土工程勘察
技术领域
，尤其涉及一种快速测量夯土压实系数的方法。背景技术
几千年来，中国作为四大文明古国之一，岁月的流逝不断催促着以往朝代的更迭，历史文物更是枚不胜举。近年来，随着国家繁荣强盛，民族特色文化的传承，工程质量意识越来越强，安全要求越来越严格，随着科研脚步的不断深入，回填土夯实测量技术有了长足的进步。陕西地区多为湿陷性黄土，土性具有较强的压缩性，尤其在地下水位较高的环境下，容易导致地基下陷，从而致使基础下陷，最终导致建筑不均匀沉降。所以，将压实系数作为考量工程基础质量性指标十分必要。在现有建筑环境下，工期紧，夯土面积大等工程要求已成为常态，目前市场现存的量测夯土压实系数的方法不多，例如：传统环刀法，传统灌砂法，无核密度仪法，类针入度法以及锤落频谱式路基压实系数快速测定仪等，但以上方法均无法满足于对场地内回填土夯实后全面积快速检测的要求。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的夯土压实系数的量测方法无法满足于对场地内回填土夯实后全面积快速检测的要求，从而导致在较短工期内对夯土压实系数无法检测，甚至放弃检测；或者保证压实系数后，使工期节点大大拖延，出现工程建设中的人材机窝工现象，产生极大经济浪费。
解决以上问题及缺陷的难度为：
夯土土质来源复杂，压实后的压实系数同样存在差异，传统环刀法等直接方法虽然精确，但要直接检测压实系数所需花费时间较长，解决以上问题就需要针对同一土质利用一种物理性质的归纳对其进行总结，同时对照压实系数与其建立关系。但想统计不同土质的电子水分数据并准确归纳出与压实系数的关系，难度极大。
解决以上问题及缺陷的意义为：
使用电子水分数据结合环刀检测数据建立的计算关系可直接通过一种土质的电子水分数据计算得到其压实系数，这种方法在大面积回填土的检测中，极大的节约了检测回填土所需的时间，同时还可储存地理位置信息和检测数据，在往后遇到同种土质时，可直接跳过环刀取样环节直接使用电子水分数据得出相应压实系数。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种快速测量夯土压实系数的方法。
本发明是这样实现的，一种快速测量夯土压实系数的方法包括：基于对场地内夯土土质使用含水率检测的方法与压实系数建立关系，使用传统环刀法进行准确度调差，建立含水率检测的电子数值与压实系数的对应关系；使用含水率直接计算同样土质的其余土层压实系数，同时记录来源土的地理位置信息；形成数据曲线及数据库，在夯土压实系数检测时直接使用测量得到的含水率数值反算其压实系数。
进一步，所述快速测量夯土压实系数的方法具体包括：
步骤一，为在夯土中取得土壤水分的准确数据，使用土壤水分检测仪考虑到无蒸发等因素影响选用对场内均质的湿陷性黄土层内2/3处进行水分检测，探头插入检测时保证探针完全插入土中，每个测点空出环刀取样空间，于其四周采集数据不少于8个，剔除差异较大值并取平均值记录；
步骤二，对步骤一中进行过水分检测中心位置的夯实均质土层，进行传统环刀法量测，计算压实系数，同时记录每一个测点的取土地理位置、土质具体情况及击实报告等包含土质物理参数的各项信息，以备在后期遇到同种土质或于同一位置再建建筑。夯土场地内土质不同时，对不同土质的每层1000m2范围作为一个测点范围。对进行可调用已建立关系的数据曲线，直接使用电子水分检测仪器计算其压实系数，达到于地理位置对土质进行标定的效果；
步骤三，为保证本方法的原理可行，对比同一土质的每组电子水分检测数据及环刀取样得到的压实系数，取得映射函数关系，建立数学公式，拟合曲线，得到其相关性系数。最终形成的单个数据曲线可为达成压实系数快速计算建立基本构架；
步骤四，为保证本方法的检测数据可靠性，采集大量数据进行公式验证，同时对相关性系数并调差，完善不同土质不同含水率的不同公式曲线，建立不同含水率和不同土质下的多曲线表，最终形成不同土质下带有不同相关系数的计算公式，为推算夯土压实系数建立基础；
步骤五，除以上步骤一、二测点外，可将于夯土场地中选取其他所测的水分值对照之前建立的联系曲线估算其压实系数，并使用环刀法对测点进行压实系数检测与估算的压实系数进行对比，同时调节数据保证其估算压实系数的安全性，保证此后使用电子水分检测并计算得到的压实系数可用于指导施工，达到快速测量夯土压实系数的效果。
进一步，步骤一中，测点不少于8个，非均质土层测点越多越好，根据现场图对应标注测点位置并排序号。
进一步，所述函数关系的计算公式为：
Ks*W＝K
式中：Ks-由水密度、水分土特性决定的常数；
W-含水率；
K-夯土压实系数。
进一步，步骤三中，在含水率不均匀的情况下，确定检测数据及检测位置，将其不同含水率和不均质的土归为一类，将一类土质归为一种曲线。
进一步，步骤四中，当不同土质数据足够多时，建立不同的多条曲线。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明根据已有工具利用数据采集和拟合的方法对湿陷性黄土的压实系数进行量测，最终计算得到夯土压实系数，实现既能对大面积夯土全部测量，又能保证快速便捷，而且对夯土成活面破坏小的目的，最终总结归纳提升为一种快速测量的方法。
针对试验过得土质及检测过的工程地址，储存地域土性特质，为后续同地区类似土质的工程基础施工服务。
实现涵盖所有地区土质的检测数据，为建设过程中的建筑物地基基础施工提供高效快捷、保质保量的检测服务。
随着自然条件不断变化，气候反常，区域水位突变及地质空洞都是威胁着建筑物基础的潜在因素，为与国家的快速建设同步，检测系统主要保证大面积、大体积回填土压实系数检测的质量和高效，为各大建设省时省力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的快速测量夯土压实系数的方法流程图。
图2是本发明实施例提供的现场夯土场地环刀法和水分检测点布置示意图。
图3是本发明实施例提供的对照建立散点图。
图4是本发明实施例提供的根据散点图绘制线性图。
图5是本发明实施例提供的根据关系线使用水分数值反算压实系数图。
图6是本发明实施例提供的湿陷性黄土试验田照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种快速测量夯土压实系数的方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的快速测量夯土压实系数的方法包括：
S101，基于对场地内夯土土质使用含水率检测的方法与压实系数建立关系，使用传统环刀法进行准确度调差，建立含水率检测的电子数值与压实系数的对应关系；
S102，使用含水率直接计算同样土质的其余土层压实系数，同时记录来源土的地理位置信息；
S103，形成数据曲线及数据库，在夯土压实系数检测时直接使用测量得到的含水率数值反算其压实系数。
下面结合具体实施例对本发明进一步的描述。
在针对夯土压实时选择的土样较均质为宜。具体操作如下：
以下结合实施例与附图本特征做进一步详细说明。
如图2所示，利用TDR水分快速测量仪对场地内所有三角符号位置(包含圆圈加三角符号)在均质夯土层内2/3位置处先于环刀取样同时进行水分测量，环刀四周测8次。
于现场土质较均匀的夯土层2/3处将环刀垂直砸下取样，密封。
从内壁涂抹凡士林的环刀内取出试样，对试样进行压实系数和含水率检测，记录各取土位置及压实前的量测数据，并绘散点图如图3。
参照图4对比前后数据及压实后的压实系数，建立函数关系。其计算公式如下：
Ks*W＝K
式中：Ks-由水密度、水分等土特性决定的常数；
W-含水率；
K-夯土压实系数。
对于公式中计算的常数Ks，针对夯土的不同土质其Ks不同，同一种土质其含水率的Ks也可能不同。所以针对每种土质都要进行土质的试验，确定其Ks值。
采集大量数据进行数值分析并调差，建立含水率下的曲线表。对比压实系数速测的准确度、效率等。
参照图5将其他所测的水分值对照之前建立的关系曲线估算其压实系数，并取点验证。
此方法对比传统方法所需的耗时提高700％，节省资金200％。合格率达到百分之百，达到目标。若能够将取样点增多，将关系曲线更加精确化，精度也会随之增加。使用此仪器除开始使用环刀取样造成8个点的局部破坏外(如2所示小孔)，使用针插式水分检测仪对夯土场地无破坏。
(2)具体方法如下：
①使用土壤水分检测仪对场内均质的湿陷性黄土层内2/3处进行检测，每个测点采集数据不少于8个，记录并取平均值，根据现场图对应标注位置并排序号。测点不少于5个，非均质土层测点越多越好。
②取部分进行过水分检测位置的夯实均质土层进行传统环刀法量测，记录取土位置及量测数据，计算压实系数。
③对比水分检测及压实后的压实系数，建立函数关系。尽可能多的测点，对比环刀法后可以保证函数的准确性。同时使用两者的对比数据确定函数关系式。同时，在含水率不均匀的情况下，确定检测数据及检测位置，可以将其不同含水率和不均质的土归为一类，可将一类土质归为一种曲线使结果更加精确。
④采集大量数据进行数值分析并调差，建立不同含水率和不同土质下的多曲线表。
当不同土质数据足够多时，可建立不同的多条曲线。
⑤将其他所测的水分值对照之前建立的联系曲线估算其压实系数，并取点验证。
对比压实系数速测的准确度、效率等。通过对比此方案压实系数的误差并调差可以使关系函数更加贴切于传统环刀法测量的数据。但出于安全考虑可以通过调整系数提高检测的安全性。
针对以上技术方案及操作，可用于古建筑夯土基座(如西安钟楼)、机场回填及建筑地基素土回填等工程实例中，根据已有理论知识，针对西北地区湿陷性黄土进行压实系数反馈试验。
首先根据湿陷性黄土的性质设定同一含水率下不同压实系数的试验田，其中试验田使用过筛后的湿陷性黄土，将其水分调配为含水率相同的均质土，层层夯实并埋入电子水分检测仪，并进行检测。针对其本次试验为同一种湿陷性黄土，最大干密度为1.82g/cm3。
例如干密度为1.4g/cm3，含水率为13％的试验田，其使用电子水分检测仪进行数据测点共计57个，平均数值为17.836。根据上述公式求得Ks为0.044。
干密度为1.7g/cm3，含水率为13％的试验田，其使用电子水分检测仪进行数据测点共计49个，平均数值为22.273。根据上述公式求得Ks为0.045。
则可根据Ks值，将同一地点测算的两次电子水分检测15.2根据不同Ks分别计算出压实系数为0.6688及0.684，误差仅为0.0152。在实际应用中可将此Ks值降低作为安全冗余值，到达压实系数的安全性。
另例，针对不同的试验田，选取干密度为1.55g/cm3，含水率为8％的均质土试验田，其使用电子水分检测仪进行数据测点共计39个，平均数值为15.585。根据上述公式求得Ks为0.0546。
结合上述干密度为1.7g/cm3和1.4g/cm3的均质土，平均其电子水分检测仪测算数据为20.055，求得其Ks为0.0425。
根据含水率分别为13％和8％的试验田数据可得出Ks分别为0.445及0.0546，土体含水率越大，其Ks值越小，但其电子水分检测仪测算数据越大。
根据此湿陷性黄土进行的压实系数反馈试验完全可以推导出其压实后的水分检测数值与压实系数存在函数关系。
根据以上试验可直接分层埋设于古建基础等工程实例中，根据计算的压实系数推断是否存在空洞。同样可用于机场高填方及建筑物基础回填的压实系数检测当中。
本发明还可直接将电子水分检测仪改造，直接与钢筋等导体连接，达到钢筋等导体也可完整导出水分数据的效果，通过水分直接反算其压实系数。将此套方法用于实际试验检测中，将钢筋埋于每层夯土中，直接将检测仪器与钢筋连通，使用一台或多台水分检测仪可进行实施监测，测算完成压实系数后，将钢筋拔出或留置于夯土层内。
本发明使用的电子水分检测仪为可测算显示出土壤含水率的土壤水分检测仪等类似反应含水率的电子仪器，同样可为使用电阻率反应含水率的电子仪器。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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