1、引言
西段村水庫(kù)是三門(mén)峽市槐扒引黃提水灌溉工程的調(diào)蓄水庫(kù)，由大壩、輸水洞、泄洪洞、溢洪道等建筑物組成。其中，大壩為均質(zhì)土壩，壩長(zhǎng)650m，最大壩高46.6m，筑壩土料為重粉質(zhì)壤土，共計(jì)填筑土方157.6萬(wàn)m3。
對(duì)壩體填筑質(zhì)量控制需要測(cè)定土料含水率和壓實(shí)干密度，其中，含水率是一個(gè)重要指標(biāo)，常規(guī)測(cè)定用標(biāo)準(zhǔn)烘干法，但標(biāo)準(zhǔn)法用時(shí)較長(zhǎng)，影響施工進(jìn)度，實(shí)際施工中通常采用快速烘干法。本工程經(jīng)比較后選用微波爐烘干法測(cè)定土料含水率。微波烘干法的準(zhǔn)確性與土料性質(zhì)、烘干溫度、烘干時(shí)間等因素有關(guān)，在施工前，必須對(duì)微波烘干測(cè)定含水率與標(biāo)準(zhǔn)烘箱測(cè)定含水率進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，確定烘干時(shí)間和溫度，并用統(tǒng)計(jì)方法確定與標(biāo)準(zhǔn)法之間的誤差。本文就是通過(guò)兩種烘干測(cè)定含水率方法的對(duì)比試驗(yàn)，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法求得其相關(guān)系數(shù)，為土方填筑質(zhì)量控制提供了一個(gè)快速、合理的含水率測(cè)定方法。
2、對(duì)比試驗(yàn)
2、對(duì)比試驗(yàn)
2.1試驗(yàn)依據(jù)
本試驗(yàn)依據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999）。
2.2實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備
2.2.1電熱恒溫電烘箱（北京中興偉業(yè)儀器公司101型）。
2.2.2格蘭仕微波爐，WP750L23-6型。
2.2.3電子天平，稱(chēng)量500g，感量0.01g。
2.2.4瓷質(zhì)小碗若干、皿盒、量筒、玻璃棒、毛刷等。
2.3試樣選取
本試驗(yàn)所選土料為工程所用丁村土區(qū)Q3粉質(zhì)壤土，有機(jī)質(zhì)含量5%。
2.4試驗(yàn)步驟
2.4試驗(yàn)步驟
勘察設(shè)計(jì)單位提供的《丁村土區(qū)工程地質(zhì)勘查報(bào)告》顯示土區(qū)土料最優(yōu)含水率為18.9%，故本次試驗(yàn)選用14%、18%、19%、20%、22%五種含水率的土樣進(jìn)行試驗(yàn)。
2.4.1不同含水率土樣制備
2.4.2標(biāo)準(zhǔn)含水率測(cè)定
采用電熱恒溫電烘箱，烘干時(shí)間采用8h，烘干溫度設(shè)定為110 0C恒溫對(duì)5種土樣同時(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)含水率測(cè)定。結(jié)果見(jiàn)表一。
表一 標(biāo)準(zhǔn)含水率試驗(yàn)結(jié)果
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試樣編號(hào)
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
標(biāo)準(zhǔn)含水率（%）
|
14.48
|
18.05
|
19.28
|
20.80
|
22.96
|
|
參數(shù)設(shè)定
|
t=8h，T=1100C恒溫
|
||||
2.4.3微波烘干法含水率試驗(yàn)測(cè)定
采用WP-750L23-6型微波爐，結(jié)合土質(zhì)情況，烘干溫度擬定為中高火（低火烘干時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，高火易引起土料化學(xué)變化），烘干時(shí)間分別設(shè)定為7、9、11、13、15、17、19、21min。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表二。
|
時(shí)間設(shè)定（min）
試樣編號(hào)
|
7
|
9
|
11
|
13
|
15
|
17
|
19
|
21
|
|
1
|
13.4
|
14.03
|
12.68
|
13.84
|
13.93
|
|
|
|
|
2
|
16.98
|
17.32
|
16.24
|
17.47
|
17.61
|
17.65
|
17.71
|
17.96
|
|
3
|
19.15
|
18.14
|
17.23
|
18.11
|
18.79
|
19.32
|
18.98
|
18.78
|
|
4
|
20.44
|
19.67
|
19.71
|
20.56
|
20.37
|
20.58
|
21.73
|
20.99
|
|
5
|
22.54
|
21.96
|
22.29
|
21.53
|
21.40
|
22.10
|
21.81
|
22.73
|
|
溫度設(shè)定
|
中高火
|
|||||||
表二微波 烘干法含水率試驗(yàn)結(jié)果
3、試驗(yàn)結(jié)果分析
3、試驗(yàn)結(jié)果分析
3.1微波烘干時(shí)間的確定
3.1.1微波烘干法測(cè)定含水率與標(biāo)準(zhǔn)含水率差值見(jiàn)表三，五種含水率差值與烘干時(shí)間關(guān)系見(jiàn)圖一。
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|
編號(hào)
|
微波烘干時(shí)間（min）
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|||||||
|
7
|
9
|
11
|
13
|
15
|
17
|
19
|
21
|
||
|
與標(biāo)準(zhǔn)含水率差值（%）
|
1
|
-1.08
|
-0.45
|
-1.8
|
-0.64
|
-0.55
|
|
|
|
|
2
|
-1.07
|
-0.73
|
-1.81
|
-0.58
|
-0.44
|
-0.4
|
-0.34
|
-0.09
|
|
|
3
|
-0.13
|
-1.14
|
-2.05
|
-1.17
|
-0.49
|
0.04
|
-0.3
|
-0.5
|
|
|
4
|
-0.36
|
-1.13
|
-1.09
|
-0.24
|
-0.43
|
-0.22
|
0.93
|
0.19
|
|
|
5
|
-0.42
|
-1
|
-0.67
|
-1.43
|
-1.56
|
-0.86
|
-1.15
|
-0.23
|
|
表三 微波烘干法測(cè) 定含水率與標(biāo)準(zhǔn)含水率差值
3.1.2數(shù)據(jù)分析
結(jié)合表三，從W=14.48%曲線Ⅰ來(lái)看，微波烘干法在中高火檔位，烘干時(shí)間從7~15min，含水率均未達(dá)到14.48%，第三點(diǎn)為明顯偏離趨勢(shì)點(diǎn)，相差最小的點(diǎn)為9 min時(shí)0.45%。
從W=18.05%曲線Ⅱ來(lái)看，烘干時(shí)間從7~21 min，含水率均未達(dá)到18.05%，第三點(diǎn)為明顯偏離趨勢(shì)點(diǎn)，其余點(diǎn)較有規(guī)律，差值隨著時(shí)間第延趨近于零，相差最小的點(diǎn)為21 min時(shí)0.09%。
從W=19.28%曲線Ⅲ來(lái)看，第三點(diǎn)為明顯偏離趨勢(shì)點(diǎn)，其余點(diǎn)較有規(guī)律，差值隨著時(shí)間第延趨近于零并于17 min時(shí)基本達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，相差最小的點(diǎn)為21 min時(shí)0.09%。
從W=20.80%曲線Ⅳ來(lái)看，最佳烘干時(shí)間在17~19 min時(shí)，相差較小的點(diǎn)為17 min時(shí)0.22%和21分鐘的0.19%。
從W=22.96%曲線Ⅴ來(lái)看，最佳烘干時(shí)間在9 min或者17~19min時(shí)。
綜上，可靠的最佳烘干時(shí)間屆于17~19 min，含水率在14~22%之間，規(guī)律基本吻合，所以，選定18min為最終烘干時(shí)間。另外，從關(guān)系圖上可以看出第1、2、3點(diǎn)多呈現(xiàn)下降態(tài)勢(shì)，亦即在7、9、11 min時(shí)，含水率反而在下降，推測(cè)和當(dāng)?shù)赝寥烙袡C(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)含量有關(guān)。
3.2選定微波烘干時(shí)間參數(shù)后對(duì)比試驗(yàn)
基于以上分析，針對(duì)土區(qū)土料試樣，修正微波烘干法試驗(yàn)參數(shù)：選定烘干時(shí)間為18 min，烘干溫度設(shè)定為中高火檔位，進(jìn)行17%、18%、19%、20%含水率測(cè)定對(duì)比試驗(yàn)。
3.2.1采用電熱恒溫烘箱測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)含水率結(jié)果見(jiàn)表四
|
試樣編號(hào)
|
組號(hào)
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
平均
|
|
標(biāo)準(zhǔn)含水率（%）
|
1
|
16.40
|
16.50
|
16.57
|
16.54
|
16.70
|
16.53
|
16.57
|
16.56
|
16.62
|
16.60
|
16.56
|
|
2
|
17.87
|
17.91
|
17.72
|
17.85
|
18.24
|
17.87
|
17.67
|
17.69
|
17.73
|
18.27
|
17.99
|
|
|
18.24
|
18.12
|
18.13
|
18.62
|
18.05
|
17.90
|
|
|
|
|
|||
|
3
|
18.23
|
18.38
|
18.31
|
18.43
|
18.33
|
18.33
|
18.20
|
18.22
|
18.27
|
18.26
|
18.30
|
|
|
4
|
19.46
|
19.33
|
19.40
|
19.44
|
19.41
|
19.43
|
19.42
|
19.36
|
19.36
|
19.48
|
19.41
|
|
|
參數(shù)設(shè)定
|
t=8h，T=110 0C恒溫
|
|||||||||||
表四 標(biāo)準(zhǔn)含水率
3.2.2采用微波爐烘干測(cè)定含水率結(jié)果見(jiàn)表五
表五 微波測(cè)定含水率
|
試樣編號(hào)
|
組號(hào)
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
平均
|
|
微波含水率（%）
|
1
|
16.62
|
16.75
|
16.88
|
16.70
|
16.78
|
16.72
|
16.60
|
16.76
|
16.70
|
16.51
|
16.70
|
|
2
|
18.23
|
18.19
|
18.13
|
18.28
|
18.15
|
18.18
|
18.21
|
18.01
|
17.98
|
18.18
|
18.19
|
|
|
18.32
|
18.11
|
18.11
|
18.32
|
18.41
|
18.28
|
|
|
|
|
|||
|
3
|
18.55
|
18.52
|
18.24
|
18.44
|
18.18
|
18.79
|
17.96
|
18.17
|
18.48
|
18.51
|
18.38
|
|
|
4
|
19.59
|
19.53
|
19.39
|
19.58
|
19.26
|
19.48
|
19.66
|
19.86
|
19.59
|
19.70
|
19.56
|
|
|
參數(shù)設(shè)定
|
t=18min，T=中高火
|
|||||||||||
3.3相關(guān)分析
將以上W標(biāo)、W微數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)點(diǎn)繪到坐標(biāo)紙上（見(jiàn)圖二），可以看出，標(biāo)準(zhǔn)烘干法測(cè)定的含水率W標(biāo)與對(duì)應(yīng)的微波烘干法測(cè)定的含水率W微呈一元線性回歸關(guān)系。經(jīng)相關(guān)分析計(jì)算得相關(guān)系數(shù)r=0.978，相關(guān)關(guān)系較密切，另外兩個(gè)系數(shù)A=0.15，B=0.986，屬正相關(guān)。
線性方程為： W標(biāo)= B*W微+A
則：W標(biāo)= 0.986 W微+0.15
4、結(jié)論
綜上，得到修正公式為：W標(biāo)= 0.986 W微+0.15。在實(shí)際施工中，可以參照該公式對(duì)微波烘干法測(cè)定的土料含水率進(jìn)行修正。
