1 地质条件
兰州市位于北纬36°03′, 东经103°40′, 依黄河而建, 世界地理版图的几何中心, 黄河自东西穿城而过, 是唯一一个黄河穿越市区的省会。由于南北两山夹峙地形的影响, 市区东西狭长, 约30千米, 南北最窄处, 仅5千米左右, 具有带状盆地城市的特征。
兰州的地质环境可大体从该区土壤分类, 土壤性质, 土壤结构等方面了解。
(1) 土壤分类:一是黄土, 主要在陕西北部甘肃中北部, 红土主要在甘南和新疆的盆地周边;沙土在各大盆地的中部。腐殖土在秦岭、祁连、天山等植被发育地区;砾石土特就是戈壁在走廊及新疆封口地区。 (2) 土壤性质:西北的土壤属于碱性, 可以从西北生长的植被和土壤结构去分析, 荒漠植被极端干旱的气候和贫瘠多盐的土壤, 限制了植物的生长、发育和传布, 造成植物种类贫乏, 植被结构简单。 (3) 土壤结构:兰州地区荒漠土壤的形成过程不同于我国其他地区, 其生物过程显著削弱。西北地区的植被极为稀疏, 每年以残落物形式进入土壤表层的数量有限;同时, 在干热气候条件下, 土壤有机质迅速矿质化。所以, 土壤有机质含量很低, 大多在0.5%或0.3%以下, 高的也很少超过1%。相反, 母质特性在土壤形成过程中具有明显的作用, 物质的移动和积累过程在很大程度上取决于不同的成土母质类型及其风化特点。
2 土壤无核密度仪
土壤无核密度仪是基于时域反射网 (TDR) 原理的一种量测土壤含水量和干密度的新型仪器, 其原理是通过量测由TDR脉冲发生器发出的阶梯式电磁脉冲在通过打入土壤中的四根金属钢针的传播的时间和采集到的电压信号, 通过对信号处理和计算获得土的电介质常数和土体的电导率值, 计算机软件根据此二参数算得所测土体含水量和密度, 结果显示在掌上电脑的屏幕上。
(1) 工程应用土壤无核密度仪广泛用于工程的开挖、回填施工、机场跑道、公路、铁路基础施工以及堤坝施工、公共设施施工、建筑物基础、堆场覆盖施工等等。
(2) 技术优点土壤无核密度仪的检测结果可在数分钟之内得到:一步法测试为5~10分钟;二步法测试为10~20分钟。适用于粘性土和无粘性土, 也能用于石灰或水泥改良土, 以及云母质土。数据采集和分析软件可在个人或掌上电脑上进行。
(3) 仪器优点土壤无核密度仪采用非核子测试技术, 不受法规控制, 无需重复性费用, 无需持证操作人员, 无需专门的安全培训, 无需执照费, 无需繁复的登记记录, 无需危险分级等优点。
(4) 仪器使用方法美国材料利试验学会的标准测试法 (ASTMD6780) 规定了两种现场测试方法:一步法 (常用方法) :利用土体的电导率和表观电介质常数得到土的含水量和干密度。两步法:现场快速测量方法, 无需等待实验室击实试验, 不受盐碱度影响。
3 数据对比分析
目前土的物理性质指标还是利用传统的土工试验来得到, 但是传统的土工试验费时费力, 而且所得数据也存在一定的误差。本文主要将传统土工试验所得数据与土壤无核密度仪所测数据进行对比分析, 最终确定土壤无核密度仪的实用性。
本次试验地点选在兰州永登, 主要通过5组平行试验分别对比最终确定土壤无核密度仪的实用性。
(1) 实验步骤 (1) 取环刀五个, 分别算出它们的体积, 并称量其质量。 (2) 在永登地区不同的五个地点用环刀切取五个原状土样, 并记录五个地点的坐标。 (3) 用电子天平称量各个环刀及试样质量并记录。 (4) 将称量后的试样放入烘箱烘干, 再次称量。 (5) 将土壤无核密度仪带到试验场地即取得土样的五个点, 利用“一步法”逐个测量, 并记录数据。
(2) 数据对比将以上所得数据整理, 得表1。
4 结论
本次试验数据依托兰州永登某道路建设施工勘察, 数据通过资深土工实训室检测所得。通过对比可得如下结论:土工试验与土壤无核密度仪所得数据误差在0.1以内, 根据相关规程规定在允许误差范围内, 土壤无核密度仪是可以在兰州地区使用的。
摘要：核子密度仪具有其它检测方法所不具备的检测准确、快速、经济和无损检测等优点, 但由于核子仪使用了同位素放射源, 出于对辐射的忧虑, 许多人希望获得一种不使用同位素也可以准确快速地进行密度和水分测试的手段, 即无核技术。在过去, 先后有数十种无核密度和湿度检测技术形成商品。新技术的应用加速了工程建设的速度, 无核密度仪无疑是一种新型设备, 但从使用情况来看, 使用范围小, 应用实践少仍制约着它的发展。本文结合兰州特有的地质条件, 充分论证土壤无核密度仪在兰州永登地区所测的数据的准确性, 对无核密度仪广泛的投入使用具有重要意义。
关键词：无核密度仪,兰州地质,可行性
参考文献
[1] 唐大雄.工程岩土学 (修订版) [M].地质出版社, 1999.
[2] 李智毅.工程地质学概论 (第一版) [M].中国地质大学出版社, 1994.