DB13-T5384-2021復(fù)阻抗法土體密度測試規(guī)程

ICS03.100.01

CCSA02

DB13

河北省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB13/T5384—2021

復(fù)阻抗法土體密度測試規(guī)程

2021-04-26發(fā)布2021-05-26實施

河北省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB13/T5384—2021

復(fù)阻抗法土體密度測試規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了土壤無核密度儀（復(fù)阻抗法）測定現(xiàn)場土體密度的方法、步驟等。

本文件適用于采用復(fù)阻抗法測定土體原位密度的檢測。

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/T22541土工試驗儀器擊實儀

GB/T50123土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

測區(qū)

按檢測方法要求，在檢測單元內(nèi)為取得檢測數(shù)據(jù)而選定的測試區(qū)域稱為測區(qū)。

3.2

測點

按檢測方法要求，在檢測單元內(nèi)為取得檢測數(shù)據(jù)而選定的測試點稱為測點。

3.3

復(fù)阻抗（Z）

正弦交流電路中任一線性無源單口的端口電壓相量與電流相量的比稱之為該單口的復(fù)阻抗，用Z

表示。

3.4

等效電路

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。

3.5

土體電流

被測土體兩探針間流過的電流，單位為A（安培）。

3.6

探針電壓

被測土體兩探針間的電位差，單位為V（伏特）。

3.7

1

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土體模型

用來模擬填筑土體密度的標(biāo)準(zhǔn)土體模型。

3.8

土體模型的線性函數(shù)關(guān)系

對標(biāo)準(zhǔn)土體模型測得的土體復(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)行線性回歸擬

合，所建立的函數(shù)對應(yīng)關(guān)系。

3.9

檢測深度

金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）插入土體的深度，單位為mm（毫米）。

4符號

下列符號適用于本文件。

R——電阻；

C——電容；

Z——復(fù)阻抗；

r——有功電阻

X——電抗

——濕密度；

——體積含水率；

w——水的密度；

——含水率；

d——干密度。

5原理

5.1復(fù)阻抗法測試土體密度是基于高頻無線電射頻技術(shù)獲取土體復(fù)阻抗、土體電容、電阻參數(shù)，利用

標(biāo)準(zhǔn)土體模型試驗建立的土體電參數(shù)與土體物理特性參數(shù)關(guān)系，檢測土體密度與含水率。

5.2復(fù)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)阻抗計算時，采用回歸分析

方法建立復(fù)阻抗（|Z|）與密度、電容/電阻比（C/R）與含水率之間的函數(shù)關(guān)系方程，利用公式（1）～

（2）確定被測土體的密度和體積含水率；利用式公式（3）將體積含水量換算為含水率。

=aZb…………………（1）

C

=cd…………………（2）

VR

w

=V…………………（3）

-wV

式中：

a、b、c、d為函數(shù)關(guān)系系數(shù)（含溫度補償阻抗）。

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5.3標(biāo)準(zhǔn)土體模型的建立及現(xiàn)場檢測與標(biāo)準(zhǔn)土體模型的比對均采用回歸分析，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，R2越接近1，說明擬合曲線對實測值的擬合程度越好，所建立的

標(biāo)準(zhǔn)土體模型越準(zhǔn)確。

5.4采用復(fù)阻抗法土體無核密度濕度儀測定土體密度和含水率時，要求R2≥0.9。

5.5建立標(biāo)準(zhǔn)土體模型時，當(dāng)R2小于0.9時，應(yīng)進(jìn)行以下步驟。

a)根據(jù)主機(jī)軟件系統(tǒng)所顯示的擬合直線，剔除相關(guān)性最差的一個點，重新擬合后，觀察R2是否

滿足要求；

b)當(dāng)步驟a）無法滿足要求時，新增建3個標(biāo)準(zhǔn)土體模型（與原建標(biāo)準(zhǔn)土體模型試樣含水率相

同、密度不同），在增加檢測樣本數(shù)量的基礎(chǔ)上，觀察擬合后的R2是否滿足要求，如不滿足

要求，重復(fù)步驟a）；

c)當(dāng)步驟b）無法滿足要求時，重新開展標(biāo)準(zhǔn)土體模型的建立工作。

5.6代表所檢測土體區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)土體模型建立成功后，其任何點位的土體密度和含水率即可通過復(fù)阻

抗法土體無核密度濕度儀進(jìn)行現(xiàn)場迅速、準(zhǔn)確的測定。

6檢測裝備及輔助設(shè)施

6.1復(fù)阻抗法檢測土體密度設(shè)備

6.1.1基本組成

復(fù)阻抗法土體無核密度濕度儀的基本組成見圖1。

復(fù)阻抗法土體無核密度濕度儀的主機(jī)主要包括以下部分：

a)土體電參數(shù)測量電路單元——由電子射頻發(fā)射源、電流測量電路、電壓測量電路以及相位差

測量電路組成，電纜用于連接土體溫度傳感器和金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）；

b)顯示控制與數(shù)據(jù)處理單元——由液晶顯示屏和數(shù)據(jù)處理模塊（軟件系統(tǒng)）組成。

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1--主機(jī)；

2--標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)板；

3--金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）；

R/B--連接主機(jī)的電纜線夾；

T--溫度傳感器

圖1復(fù)阻抗法檢測土體密度濕度儀

6.1.2標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)板

用于確定金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）的插入位置，可折疊，展開后呈十字形。4個金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）

分別按照0°、90°、180°和270°（順時針方向）的導(dǎo)板定位位置固定。

6.1.3金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）

4

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適合插入填筑土體中的金屬導(dǎo)電物體，由不銹鋼制成。金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）的長度可以變化，

插入深度不小于100mm。金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）共4支，尺寸一致。探針與主機(jī)間通過電纜線夾連接，

探針插入土體部分與電纜線夾夾持部分通過劃線標(biāo)記或者改變幾何尺寸進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)分。

6.1.4土體溫度傳感器

用于檢測土體溫度的傳感器，溫度傳感器通過電信號線與主機(jī)連接。

6.1.5輔助部分

輔助部分主要包括:鐵錘；充電器；標(biāo)尺；刷子。

6.2擊實建模設(shè)備

6.2.1擊實建模儀：應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15406的規(guī)定，由建模筒、擊錘、護(hù)筒組成。相關(guān)技

術(shù)指標(biāo)詳見附錄A。

6.2.2天平：稱量200g，分度值0.01g。

6.2.3臺秤：稱量100kg,分度值1g。

6.2.4標(biāo)準(zhǔn)篩：孔徑為20mm、5mm。

6.2.5其他：烘箱、噴水設(shè)備、碾土設(shè)備、盛土器、修土刀和保濕設(shè)備。

7檢測技術(shù)

7.1一般規(guī)定

7.1.1復(fù)阻抗法檢測土體密度的檢測對象為均質(zhì)粘土、粉土和砂土，不包括凍土、建筑垃圾土、摻礫

改性土等。

7.1.2復(fù)阻抗法土體無核密度濕度儀應(yīng)符合GB/T15406的有關(guān)規(guī)定，并按現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢定/

校準(zhǔn)。

7.1.3相同被測土體在同一測定條件下，進(jìn)行現(xiàn)場連續(xù)檢測時，宜每間隔3～6個月進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)土

體模型建模。當(dāng)被測土體在結(jié)構(gòu)組成、粘粒含量以及化學(xué)成分變化、更換料場時，應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)土

體模型的建立工作，不同試驗區(qū)域及不同的料場均應(yīng)單獨建立標(biāo)準(zhǔn)土體模型。

7.1.4建立標(biāo)準(zhǔn)土體模型所用土樣、檢測條件應(yīng)與現(xiàn)場被測土體和檢測條件相同。標(biāo)準(zhǔn)土體模型的密

度和含水率范圍應(yīng)包括現(xiàn)場被測土體密度和含水率的變化范圍。

7.1.5應(yīng)取料場中代表性土樣建立標(biāo)準(zhǔn)土體模型，代表性土樣選取數(shù)量不得少于6個，每個重量不小

于80kg，土樣的最大粒徑不得超過2cm。

7.2試驗室標(biāo)準(zhǔn)土體模型建立

7.2.1參照GB/T50123擾動土制樣程序的相關(guān)規(guī)定，根據(jù)土的塑限預(yù)估最優(yōu)含水率，并計算制備出

不少于6個不同含水率的試樣，相鄰2個試樣含水率差值宜為2%。因每個土體模型需用土量較大，可

以將風(fēng)干土樣分成5-10份調(diào)節(jié)含水率。在入建模筒前把調(diào)好含水率的土樣充分拌和均勻。參照GB/T

50123擊實試驗的操作步驟，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)土體模型試樣制作，并計算標(biāo)準(zhǔn)土體模型試樣的濕密度。在完

成7.2.4f）操作后，用推土器將標(biāo)準(zhǔn)土體模型試樣從建模筒中推出，同一標(biāo)準(zhǔn)土體模型試樣至少進(jìn)

行兩次含水率平行試驗，取其平均值作為檢測結(jié)果并計算濕密度,精確到0.01g/cm3，兩個含水率的最

大允許平行差值應(yīng)符合GB/T50123的規(guī)定。

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7.2.2擊實建模結(jié)束后，土體超出建模筒頂?shù)脑嚇痈叨葢?yīng)小于15mm。

7.2.3如有條件制備超過6個土體模型時，可采用相同含水率，通過減少擊實遍數(shù)（避免超擊導(dǎo)致密

度偏大，影響建模效果）獲得不同密度，增加回歸曲線與實測值得擬合度，從而提升現(xiàn)場測試的精確

度。

7.2.4標(biāo)準(zhǔn)土體模型擬合曲線建立：

a)復(fù)阻抗無核密度濕度儀開機(jī)、預(yù)熱；

b)打開操作平臺創(chuàng)建土體模型，輸入試驗室擊實試驗（或設(shè)計要求）的最大干密度和最優(yōu)含水

率；

c)將土體溫度傳感器探頭分別插入按本標(biāo)準(zhǔn)7.2.1的步驟制備的6個或以上的標(biāo)準(zhǔn)土體模型試

樣中；

d)展開十字形標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)板并分別置于按本標(biāo)準(zhǔn)7.2.1的步驟制備的6個或以上標(biāo)準(zhǔn)土體模型試試

樣的中心，分別按照0°、90°、180°和270°（順時針方向）的導(dǎo)板定位位置，將4支金

屬導(dǎo)電探針（鋼釬）利用鐵錘將其垂直擊入規(guī)定的插入深度，探針的肩部應(yīng)持平，傾斜度不

得大于20°；

e)通過電纜線夾使0°、180°位置上的金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）與主機(jī)連接，采集一次電性參數(shù)；

f)移動電纜線夾與90°及270°位置上的金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）連接，二次采集電性參數(shù)；

g)保存檢測數(shù)據(jù)；

h)將7.2.1中測得含水率、濕密度的數(shù)值對應(yīng)輸入到復(fù)阻抗無核密度濕度儀中；

i)重復(fù)c)-h)步驟，依次對每個標(biāo)準(zhǔn)土體模型試樣進(jìn)行檢測；

j)在儀器設(shè)備測試系統(tǒng)中分析各試模的檢測結(jié)果，剔除異常值或偏差較大的測點，儀器自動建

立擬合曲線，完成標(biāo)準(zhǔn)土體模型建模。

7.3現(xiàn)場檢測

7.3.1開啟主機(jī)，預(yù)熱，測試系統(tǒng)主菜單。

7.3.2打開測試系統(tǒng)主菜單，選擇擬測試土體類型的標(biāo)準(zhǔn)土體模型，創(chuàng)建或選擇要測試的工程名稱或

作業(yè)站點。

7.3.3將溫度傳感器探頭完全插入測區(qū)內(nèi)的土體測點中。

7.3.4在測區(qū)的測點上放置標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)板定位，按照0°、90°、180°和270°（順時針方向）的導(dǎo)板定

位位置，用鐵錘將4個金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）垂直擊入所需的檢測深度，探針肩部持平，傾斜度不得

大于20°，若探針在插入過程中遇到石塊或其他堅硬的物體，導(dǎo)致探針無法插入或者傾斜角度大于

20°，則應(yīng)放棄該測點，并在附近選擇相應(yīng)的位置重新選定測點施測。

7.3.5金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）固定后，將0°、180°位置上的探針通過電纜線夾與主機(jī)連接，采集

一次電參數(shù)。

7.3.6第一次數(shù)據(jù)采集完成后，移動電纜線夾與90°及270°位置上的金屬導(dǎo)電探針（鋼釬）連接，

進(jìn)行二次電參數(shù)采集。

7.3.7測試系統(tǒng)自動保存所有土體測點的檢測記錄。

7.3.8主機(jī)測試系統(tǒng)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)土體模型建立的土體物性指標(biāo)和電性參數(shù)相關(guān)線性函數(shù)關(guān)系，自動計算

干密度、含水率和壓實度。

7.3.9在測試系統(tǒng)主菜界面上查閱并記錄干密度、含水率和壓實度。

7.3.10按照本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定時，密度平行測定時最大允許差值應(yīng)在±0.02g/cm3范圍內(nèi)，含水率平行

測定時最大允許差值應(yīng)在±2%范圍內(nèi)。

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8檢測報告及現(xiàn)場檢測記錄

檢測報告及現(xiàn)場檢測記錄可參照附錄B，但不限于附錄B的內(nèi)容。

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AA

附錄A

（資料性）

擊實建模設(shè)備相關(guān)指標(biāo)

標(biāo)準(zhǔn)土體模型建模筒采用圓筒形，材質(zhì)堅硬不變形且為不導(dǎo)電材料，其內(nèi)徑不宜小于350mm，高

度不宜小于300mm；建模筒的數(shù)量不少3個，建模筒尺寸應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)土體模型尺寸保持一致。

擊實建模設(shè)備的技術(shù)要求：除建模筒的材質(zhì)為不導(dǎo)電材質(zhì)的要求外，其他技術(shù)要求應(yīng)符合GB/T

22541的規(guī)定。

表A.1擊實建模設(shè)備的相關(guān)參數(shù)

錘底落錘建模筒護(hù)筒

試驗錘質(zhì)量裝土每層滿擊擊實功

直徑高度高度

方法（kg）層數(shù)擊數(shù)內(nèi)徑筒高容積擊數(shù)(kJ/m3)

（mm）（mm）（mm）

（mm）（mm）（cm3）

輕型

17530.2560033235030028863.41008592.2

擊實

重型

17532.9160058035030028863.410082684.9

擊實

建模筒示意圖如圖A.1所示。

圖A.1建模筒示意圖

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BB

附錄B

（資料性）

檢測報告格式

B.1檢測報告首頁格式

復(fù)阻抗法土體無核密濕度儀檢測報告首頁格式參照（但不限于）下列格式。

檢測報告

工程名稱：

委托單位：

檢測類型：委托檢測（試驗室、現(xiàn)場）

檢測項目：

項目編號：

檢測依據(jù)：

檢測設(shè)備：

檢測時間：

發(fā)送日期：

檢測人員：

審核人員：

批準(zhǔn)人員：

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B.2檢測報告內(nèi)容

復(fù)阻抗法土體無核密濕度儀檢測報告內(nèi)容參照（但不限于）下列格式。

檢測報告內(nèi)容

工程名稱：檢測地點：填土類型：

最大干密度（g/cm3）：最優(yōu)含水率（%）：填土厚度：

儀器型號編號：金屬導(dǎo)電探針長度（m）：

檢測深度（cm）：檢測時間：環(huán)境溫度：

標(biāo)準(zhǔn)土體模型的含水率范圍（%）：標(biāo)準(zhǔn)土體模型的干密度范圍（g/cm3）：

現(xiàn)場檢測結(jié)果記錄表

是否滿

測點編樁號及位填筑高程檢測深度濕密度干密度含水率