1、中华人民共和国行业标准深层型核子水分密度仪现场测试规程主编单位南京水利科学研究院批准部门中华人民共和国水利部施行日期年月日目次总则术语测量仪器和器具标准计数一般规定标准计数检验现场标定一般规定密度和水分标样法现场标定原位取样法现场标定现场测试一般规定土石材料密度和含水量现场测试报告书附录测最精度与测量误差附录辐射安全附录现场测试记录格式本标准的用词和用语说明总则为了统一和规范深层型核子水分密度仪现场测定土石材料原位密度和含水量的方法以及辐射防护安全方面的要求特制定本规程本规程适用于将深层型核子水分密度仪探棒通过钻孔或测量导管放至地面下预定深度分别采用射线散射法和快中子被氢原子慢化法测定材料原位
2、密度和含水量以及固定在同一测点进行重复性测量监测密度和含水量变化深层型核子水分密度仪在出厂前应经过厂家标定并应同时具备产品合格证和厂家标定报告深层型核子水分密度仪在用于现场测试前应由用户进行现场标定当被测材料化学成分明显变化时尚应及时进行现场标定深层型核子水分密度仪每隔个月或在大修后应由有资质的专门机构进行捡定检定合格方可使用使用深层型核子水分密度仪进行现场测试时除应符合本规程外尚应符合国家现行有关标准的规定深层型核子水分密度仪的使用保管运输和报废应符合国家放射防护有关法规和标准的规定术语土石密度单位体积内土石质量当包含土石颗粒和水总质量时称作湿密度只包含土石颗粒质量时称作干密度单位为或土石含
3、水量土石材料单位体积内所含水的质量单位为或土石含水率单位体积内所含水的质量与土石颗粒质量之比值用百分数表示土石体积百分含水量土石材料单位体积内水的体积所占比值用百分数表示深层型核子水分密度仪深层型射线密度仪和深层型中子水分仪一体机的总称射线散射法当射线源和射线探测器其间用铅屏蔽射线源所发射出的光子进入被测材料并与其发生相互作用经一次或多次散射改变原先运动方向并损失其能量最终到达探测器而被记录这种通过测量散射射线计数率来测定被测材料密度的方法称作射线散射法快中子慢化中子源所发射出的快中子进入被测材料与被测材料中含有的各种元素的原子核发生多次碰撞逐渐减速和损失其能量此过程称作快中子慢化元素原子的原
4、子量愈低其对快中子的慢化能力愈强其中氢原子的原子量最小其对快中子慢化能力最强热中子快中子被材料中所含氢物质如水慢化减速并逐渐损失其能量最后与慢化物质分子热运动交换能量直至平衡此时的低能中子称作热中子室温时它的能量为计数率单位时间内仪器所测取的射线或热中子计数前者称作为射线计数率后者称作为热中子计数率单位为测量计数在设定的测量时间内仪器所测取到的射线或热中子计数前者称作密度测量计数后者称作水分测量计数单位为计数标准计数将仪器探棒放置在参考标准体内所测取到的射线或热中子计数前者称作密度标准计数后者称作水分标准计数单位为计数计数比仪器所测取到的密度或水分测量计数分别与密度或水分标准计数之比值简称测量
5、体积仪器进行密度或含水量测量时在最终到达探测器并被记录到的光子或热中子中其中至少有的数量在抵达探测器之前是经过或到达过被测材料的某个空间范围这个空间范围称作测量体积单位为或仪器厂家标定仪器出厂前由仪器生产厂家采用密度或水分标样对仪器进行标定以建立适合于一般土壤和建筑材料密度和水分测量的标定曲线称作厂家标定用户标定仪器在现场测试前由用户对仪器进行标定用以修改原有的或建立新的密度和水分测量标定曲线称作用户标定测量仪器和器具仪器主机应包括下列组成部分探棒一般是由不锈钢或铝合金制成的防潮或水密封空心管管内同时装有射线源和射线探测器以及中子源和热中子探测器射线源通常为铯为双层不锈钢封焊的固体密封源射线探
6、测器通常为盖革弥勒计数管计数管也可为碘化钠闪烁探测器中子源通常为镅铍为双层不锈钢封焊的固体密封源也可为钚被中子源热中子探测器为气体正比计数管或气体正比计数管也可为锂玻璃闪烁探测器定标器电子线路提供给射线探测器和热中子探测器工作的高低压电源并对来自探测器的测试信号进行甄别放大和记录的相关电子线路记录仪表包含微处理机和液晶显示器具有数据采集存储计算和显示等功能电源一般为充电的蓄电池组或干电池仪器支架由金属或工程塑料制成用于安装记录仪表支撑探棒和固定辐射防护体辐射防护体通常是由铅或聚乙烯或石蜡或同时由这两种材料加工制成的圆柱体用放置探棒并屏蔽辐射还可兼做仪器测取标准计数的参考标准体连接电缆和深度指示
7、器连接电缆用于连接记录仪表与探棒深度指示器用于确定探头放置深度主要附件和器具包括下列组成部分孔口滑轮和电缆固定卡参考标准体用于放置探棒测取和检验标准计数运输包装箱用于包装运输仪器和存放附件用还可用做支架供仪器测取标准计数运输包装箱通常是用工程塑料制成空白探棒空白探棒形状大小与仪器探棒完全相同用于测量前预先检查测量导管测量导管供探棒插入被测材料内一定深度进行测量测量导管一般为铝合金管钢管或塑料管钻孔设备可为手动麻花钻或电动机动钻机取土器用于采集某深度位置土样可为套简式取土钻或麻花式取土钻标准计数一般规定在现场测试前或对仪器工作状态产生怀疑时都应对标准计数进行测量和检验检验合格后方可使用用于测取标
8、准计数的参考标准体可采用仪器辐射防护体也可采用充水圆桶该圆桶内径应不小于高度应不小于每次测量标准计数采用的方式和测量条件应完全相同并符合仪器使用说明书的有关要求在测量标准计数时仪器周围以内不应有放射源以内不应有大型建筑物测量人员应与仪器保持以上距离测取标准计数时仪器周围环境温度应与现场测试时环境温度相近宜在范围在仪器整个使用期间应完整记录并保留仪器标准计数测量结果及相关资料如时间地点条件和环境等并建立档案长期保存标准计数检验手动单次测量方法测取标准计数的检验应符合下列规定按本规程的规定用手动单次测量方法测取新的标准计数如新测取的密度或水分标准计数符合公式规定的范围则该新测取的密度或水分标准计数
9、为合格否则视为不合格式中新测取的密度或水分标准计数仪器先前已测取的个密度或水分标准计数的平均值预置比例因子按本规程的规定用手动单次测量方法测取新的标准计数如新测取的密度和水分标准计数分别符合公式和公式规定的范围则该新测取的密度或水分标准计数为合格否则视为不合格式中新测取的密度或水分标准计数仪器先前已测取的个密度或水分标准计数的平均值如仪器还没有测取和存储过合格的标准计数或者已有但是在个月以前测取的或者新的测量地区其环境放射性本底有明显异常则都应先重新测取个密度或水分标准计数并取其平均值再按本规程之或之的规定对以后新测取的标准计数进行检验自动连续多次测量方法测取标准计数的检验应符合下列规定按本规
10、程的规定用自动连续测量方法测取新的标准计数如新测取的密度或水分标准计数符合公式的规定范围则该新测取的标准计数为合格否则视为不合格式中新测取的密度或水分标准计数即是一组所有单次测取的密度或水分标准计数的平均值该组单次测取的密度或水分标准计数的标准差预置比例因子根据不同型号仪器应按本规程或的规定进行仪器标准计数的检验如第一次检验不合格可再次检验其间可让仪器开机继续稳定一段时间再检验并应按本规程的规定检查标准计数测取条件如不符合应及时纠正后再继续检验如多次检验仍不合格则认为仪器有故障需要检查和修理现场标定一般规定当仪器存储的标定曲线包括厂家标定曲线不适用于现场被测材料和拟采用的测量导管时仪器应重新进
11、行现场标定现场标定可采用密度和水分标样法也可以采用原位取样法仪器现场标定所采用的被测材料性质和化学成分测量导管和测量方法应与现场测试时的被测材料性质与化学成分测量导管和测量方法相同现场标定时被测材料的密度和含水最范围应包含仪器现场测试中被测材料的密度和含水量变化范围采用原位取样法进行仪器现场标定时所采集的土样数量不宜少于个原位取样法现场标定不宜在大雨后灌溉后或暴热天气进行现场测点应有代表性在仪器测量和原位取样期间被测地层的含水量分布稳定原位取样法现场标定时在沉放仪器探棒前应采用空白探棒检查测量导管测量导管的测量段应通畅并无积水现场标定时仪器测量时间应采用现场标定所获得的仪器标定曲线可用图线或表
12、格表示也可采用数学表达式及相关标定常数表示对设置有标定曲线常数计算和输入功能的仪器可借助仪器完成标定曲线常数计算和输入工作密度和水分标样法现场标定密度和水分标样制作应符合下列规定密度和水分标样宜采用圆柱状标样应不小于以下尺寸密度标样水分标样密度标样的数量应有个即高中低密度水分标样应有个即高低含水量其中的低含量可为零土石材料密度标样制作应准备个容器其尺寸应符合本规程之的规定在容器中央应预先固定好现场测试拟采用的测量导管分别向容器内充填土石材料充填时应分层充填和夯实分层厚度可为或直至将容器填平应通过控制每层充填料的质量和夯实程度制作不同密度的土石标样测量容器充填体积和称量充填的土石材料质量可计算出
13、每个标样密度密度值误差应在范围以内混凝土材料密度标样制作应准备个容器其尺寸应符合本规程之的规定在容器中央应预先固定好现场测试拟采用的测量导管分别向容器内充填混凝土材料充填时应分层充填和压实分层厚度可为或直至将容器填平应通过采用不同密度的骨料和配合比制作不同密度的混凝土标样测量容器充填体积和称量充填的混凝土材料质量可计算出每个标样密度密度值误差应在范围以内土石材料水分标样制作准备个容器其尺寸应符合本规程之的规定在容器中央应预先固定好现场拟采用的测量导管分别向容器内充填含有一定水分的土石材料充填时应分层充填和夯实分层厚度可为或直至将容器填平应通过控制土石材料的掺水量制作不同含水量的标样测量容器充填
14、体积和称量充填的土石材料的质量并在仪器标定测量完成后应从容器里取样用烘干法测定和计算出每个标样的含水量含水量值误差应在范围以内标样法密度现场标定应符合下列要求仪器开机经预热和自检程序进入工作状态应按本规程和的规定测取和输入合格的密度标准计数应选择一套已制作好的土石材料或混凝土材料的密度标样仪器测量时探棒应插在标样的测量导管中并应使探棒的测量灵敏区位于标样半高处应采用测量时间启动仪器分别测取各个密度标样的密度测量计数应将对每个密度标样测取的密度测量计数换算成相应的计数比并以每个标样的密度值为横坐标以相对应的值为纵坐标在半对数坐标纸上绘制仪器密度标定曲线对于设置有计算和输入标定曲线功能的仪器则可按
15、仪器使用说明书要求输入密度标定试验结果有关数据并记录仪器计算出的密度测量标定曲线的相应标定常数标样法水分现场标定应符合下列要求仪器开机经预热和自检进入工作状态应按本规程和的规定测取和输入合格的水分标准计数应将仪器探棒插入已制作好的土石材料水分标样的测量导管中并且探棒的测量灵敏区应位于标样的半高处应采用测量时间启动仪器分别测取各个水分标样的水分测量计数应将对每个水分标样测取的水分测量计数换算成相应的计数比并以每个标样的含水量值为横坐标以相对应的值为纵坐标在普通坐标纸上绘制仪器水分标定曲线对于设置有计算和输入标定曲线功能的仪器则应按仪器使用说明书要求输入水分标定试验有关数据并记录仪器计算出的水分测
16、量标定曲线的相应标定常数原位取样法现场标定原位取样法密度标定应符合下列要求现场标定地点选择应在测试现场选择几处有代表性的测点在这些测点沿深度方向密度应有较大的变化范围且含水量及分布稳定钻孔和测量导管理设钻孔可采用套筒式或麻花式取土钻取土钻的直径应与拟埋设的测量导管外径相同所造钻孔应垂直并达预定测量深度测量导管下端应封口并宜为锥状应将测量导管插入钻孔内用木槌轻敲至预定深度测量导管露出地面高度以为宜应使用空白探棒检查测量导管仪器准备和测量将仪器开机经预热和自检进入工作状态应按本规程和的规定测取和输入合格的密度标准计数应将仪器架在测量导管之上再将探棒沉放到测量导管的预定位置使探棒的测量灵敏区位于拟定
17、的测量深度位置并固定好探棒采用测量时间启动仪器测取相应的密度测量计数原位土样钻取和土样密度室内测定可采用以下任一方法来钻取原位土样第一种方法是使用直径和测量导管外径相同的套筒式或麻花式取土钻在理设测量导管的钻孔过程中在各个拟定测量深度上钻取土样第二种方法是仪器在测量导管内进行标定测量后在距该测量导管范围内用套筒式或麻花式取土钻在各个测量深度上的导管两侧钻取一对土样所取土样应送试验室测定土样密度密度值误差应在范围以内密度标定曲线计算整理和表示方法应将各个测量深度上仪器记录到的密度测量计数换算成相应的计数比值并以测量导管每个测量深度上所取土样的密度值为横坐标以其相对应的计数比值为纵坐标在半对数坐标
18、纸上绘制仪器密度标定曲线密度标定曲线也可以数学表达式和相应标定常数表示原位取样法水分标定应符合下列要求现场标定地点选择应在测量现场选择几处有代表性的测点在这些测点沿深度方向含水量应有较大的变化范围且含水量及分布稳定钻孔和测量导管埋设钻孔和测量导管埋设应按本规程之的规定进行应使用空白探棒检查测量导管仪器准备和测量将仪器开机经预热和自检进入工作状态应按本规程和的规定测取和输入合格的水分标准计数应将仪器架在测量导管之上再将探棒沉放到测量导管的预定位置使探棒的测量灵敏区位于拟定的测量深度位置并固定好探捧采用测量时间启动仪器测取相应的水分测量计数原位土样钻取和土样含水量室内测定原位土样钻取应按本规程之的
19、规定进行所取土样应送试验室测定土样含水量含水量值误差应在范围以内水分标定曲线计算整理和表示方法应将各个测量深度上仪器记录到的水分测量计数换算成相应的计数比值并以测量导管每个测量深度上所取土样的含水量为横坐标以其相对应的计数比值为纵坐标在普通坐标纸上绘制水分标定曲线水分标定曲线也可采用数学表达式和相应标定常数表示现场测试一般规定现场测试前应检查仪器电源储电状况如不能满足现场测试要求应及时充电或更换干电池现场测试前应对仪器的各项测量功能进行检查检查结果应符合仪器使用说明书要求现场测试前应按本规程和的规定测取和检验仪器标准计数检验合格后方可使用同一测量地区如地下土层质地和成分相同或相近现场测试中可采
20、用同一条密度或水分测量标定曲线如土层质地和成分上有较大差异应采用适合于这些不同土质的测量标定曲线现场测试前仪器应采用拟定的测量导管针对测量地区不同土壤进行现场标定获得一条或若干条适合于现场测试的密度和水分测量标定曲线在将仪器探棒沉放到测量导管内前应使用空白探棒检查测量导管测量导管的测量段应通畅并无积水测量最小深度不宜小于进行密度测量时测量时间不宜小于进行含水量测量时测量时间不宜小于仪器的测量精度和测量误差应符合工程实际需要仪器的测量精度和误差分析可按本规程附录的规定执行现场测试中的仪器安全使用保管和运输中有关辐射防护安全事项应按本规程附录的规定执行土石材料密度和含水量现场测试仪器测量前准备应按
21、本规程的规定做好仪器测量前的检查和准备测量场地准备应选择有代表性的测量地点平整测点及周围架好工作平台钻孔和测量导管埋设应依据被测材料性质测量深度选择合适的钻孔工具应按本规程之的规定进行钻孔和测量导管的埋设应使用空白探棒检查测量导管仪器测试仪器开机经预热和自检进入工作状态应按本规程和的规定测取和输入合格的水分标准计数应将仪器架在测量导管之上将探棒沉放至测量导管内预定深度固定好电缆记录相应深度对具有标定曲线设置功能的仪器应预先设置合适的密度和水分测量标定曲线按设置的测量时间启动仪器进行密度和含水量测试并可按本规程附录中表记录和填写密度和含水量测试结果相关参数和有关内容现场测试结果的确定对具有标定曲
22、线设置功能的直读仪器可直接按记录到的密度和含水量测试结果确定现场测试结果如标定曲线无法输入仪器内可根据仪器记录到的密度和水分测量计数计算出对应的计数比值再分别根据仪器所适用的密度和水分标定曲线的图线和表格查出所对应的被测土石材料密度和含水量测试结果现场测试结果影响因素的处理应符合下列规定现场测试所选择的测量标定曲线不适合于现场被测材料和测量导管应检查被测材料化学成分和核对测量导管材质和尺寸并针对该种被测材料和该种测量导管进行现场标定重新建立测量标定曲线被测材料不均质应通过钻孔察看不同深度土层的质地情况针对不同质地土层选择更适合的测量标定曲线测量导管周围存在超大粒径颗粒或空洞应记下测量结果异常的
23、相应深度在现场测试完毕后用取土器在该深度取样检查该处超大粒径颗粒或空洞存在情况并对测量结果予以说明测量导管有接头应在埋设测量导管时记录下各个接头部位深度并避免在该部位测量报告书应说明工程项目名称地点测量位置测量导管编号和测试材料类别说明测试地点钻孔地质资料如地表水地下水情况说明测试参数如密度湿密度干密度含水量和体积百分含水量等应说明测量导管材质尺寸以及钻孔方法和套管埋设方法应说明测量日期当日天气气温或环境温度应说明测量仪器名称规格型号系列编号和生产厂家应注明仪器标定日期标定方法和条件注明所选用的仪器标定曲线和相关数据注明仪器测量时间应注明测量当日仪器标准计数包含密度和水分标准计数并注明仪器前次
24、标准计数包含密度和水分标准计数及其测量日期应记录测点测量深度相应的密度和水分测量计数以及仪器直读出来的密度和含水量测量结果或根据标定曲线查出和计算出的密度和含水量测量结果记录的密度和含水量测量结果应精确到含水率测量结果应精确到应写明检测人员和校核人员姓名附录测量精度与测量误差测量精度仪器测量精度定义是指仪器测量计数一个标准差幅度的变化量所引起的密度或含水量测量值变化量仪器测量精度取决于仪器测量计数标准差和仪器标定曲线斜率应按公式计算式中仪器密度或水分测量精度仪器密度或水分测量计数的标准差计数密度或水分测量标定曲线斜率计数对密度测量仪器密度测量计数与被测材料密度是非线性相关不同密度在密度标定曲线
25、上对应的斜率是不同的对确定的仪器测量计数标准差与测量次数测量计数相关给定仪器测量精度应同时说明被测材料的密度含水量测量时间和测量计数延长测量时间和增大测量计数可减小测量计数的标准差可提高仪器的测量精度仪器测量精度可按以下任一种方法计算对有确定密度和含水量的被测材料固定仪器测量位置进行连续多次测量如次或次分别计算出仪器密度或水分测量计数标准差再根据被测材料密度或含水量分别查出密度或水分标定曲线上对应的斜率分别计算出仪器密度或含水量测量的测量精度对有确定密度和含水量的被测材料固定仪器测量位置进行一次性测量若其密度或水分测量计数为则以公式估算出密度或水分测量计数标准差再根据被测材料密度或含水量分别查
26、出密度或水分标定曲线上对应的斜率分别计算出仪器密度或水分测量精度对直读式仪器其测过精度可采用以下方法直接确定即对于有确定密度或含水量的被测材料固定仪器位置进行多次测量计算出该组测取的密度值或含水量值的标准差即是仪器测量精度对深层型核子水分密度仪密度测量精度一般要求是当被测材料密度为应在范围以内水分测量精度一般要求是当被测材料含水量为应在范围以内检验或新设置仪器标定曲线时应确定仪器测量精度而这项工作应由专业人员来进行测量误差仪器测量误差是指仪器密度或含水量测量值分别与被测材料密度或含水量真值之间的偏差现场测量中对深层型核子水分密度仪除了仪器测量精度给测量结果带来误差以外还有标定曲线的不适用性被测
27、地层含水量非稳定性探头深度不准确性以及人员操作不规范等因素给测量结果带来误差经过现场标定后的仪器按本规程进行测试时对密度测量测量误差应在范围以内对水分测量当含水率小于时测量误差应在范围以内当含水率等于和大于时测量误差应在范围以内附录辐射安全凡使用核子水分密度仪的单位均必须办理和取得放射性同位素工作许可证和放射性同位素工作登记证并且操作人员应办理和取得放射工作人员证仪器应由受过专门培训的人员使用维护保养和保管但严禁拆装仪器内放射源测量时仪器放置地点的范围应设置明显警戒线无关人员应退至警戒线外应防止施工机械和其他车辆碰坏仪器仪器在不使用时对深层型核子水分密度仪应将探棒收进辐射防护体内核子水分密度仪
28、应装箱上锁放在符合幅射安全规定的专门地方并由专人保管仪器操作人员在使用仪器时必须佩戴个人射线剂量计监测和操作人员所受射线剂量并建立个人辐射剂量记录档案应由用户按厂家要求或由具有资质条件的专业部门定期对仪器进行放射源泄漏检查一般应每隔个月进行一次其检查结果不符合要求的仪器严禁再投入使用仪器交付铁路公路和民航等运输部门进行运输时应有省或市县一级卫生部门的辐射剂量检查证书并按运输部门有关要求办理托运手续自备车辆运输时应有专人监护仪器运输过程中安全一旦发生核子水分密度仪丢失被盗或仪器放射源损坏事故有关单位和人员应立即采取措施妥善处理并及时报告本单位安全主管部门和上报所在地卫生公安部门并应协助进行事故调
29、查和处理附录现场测试记录格式深层型核子水分密度仪现场测试记录格式可参照表表密度水分现场测试记录工作名称测试地点测量日期被测材料种类导管材质与尺寸仪器型号与编号标准计数密度水分标定曲线编号密度水分测量时间导管编号测量深度密度测量计数水分测量计数湿密度干密度含水量含水率体积百分含水量检测复核本标准的用词和用语说明为了便于执行本标准对于要求严格程度不同的用词说明如下表示很严格非这样做不对的正面词采用必须反面词采用严禁表示严格在正常情况均应这样做的正面词采用应反面词采用不应或不得表示允许稍有选择在条件许可时首先应这样做的正面词采用宜反面词采用不宜表示有选择在一定条件下可以这样做的采用可本标准用语说明如下标准条文中条款之间承上启下的连接用语写法宜采用符合下列规定遵守下列规定或符合下列要求等在标准条文中引用本标准中的其他条文时应采用符合本标准的规定等典型用语在标准条文中引用本标准中的其他表公式时应采用按本标准表的规定取值或按本标准公式计算等典型用语相关标准采用除应符合本标准规范或规程外尚应符合国家现行的有关标准的规定典型用语
