[發(fā)明專利]考慮下墊面影響的高填方壓實質(zhì)量實時評價方法

在審

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• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111444560A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉東海;李欣;楊文
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種考慮下墊面影響的高填方壓實質(zhì)量實時評價方法，其特征是，首先利用壓實過程實時監(jiān)控裝置采集下層和上層的碾壓參數(shù)，包括行進速度v、壓實厚度h、激振力輸出狀態(tài)J、碾壓遍數(shù)n；利用壓實效果實時監(jiān)測裝置分別采集上層和下層的碾輪加速度信號并根據(jù)降噪后加速度信號計算壓實監(jiān)測指標C；同時，利用PDA采集上層的現(xiàn)場試坑試驗結(jié)果，包括反映料性的含水率w、級配P和壓實質(zhì)量參數(shù)壓實度D或干密度ρ或孔隙率e；然后，建立壓實質(zhì)量與碾壓參數(shù)、料性參數(shù)和下墊面的回歸模型，即考慮下墊面影響的填方壓實質(zhì)量評價模型；最后，基于所述模型，利用實時采集的碾壓參數(shù)、碾輪加速度信號和料性參數(shù)，計算施工倉面上對應(yīng)位置的壓實質(zhì)量，進一步通過空間插值方法得到倉面任意位置的壓實質(zhì)量，并根據(jù)壓實質(zhì)量控制標準分析質(zhì)量不達標區(qū)域，及時反饋，控制施工質(zhì)量。

2.如權(quán)利要求1所述的考慮下墊面影響的高填方壓實質(zhì)量實時評價方法，其特征是，具體步驟如下：

1)數(shù)據(jù)采集與信號去噪

(1)對下層填料進行碾壓，利用碾壓遍數(shù)利用碾壓過程實時監(jiān)控裝置，實時采集下層碾壓參數(shù)及其相應(yīng)的坐標，并將數(shù)據(jù)發(fā)送并儲存值遠程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，碾壓參數(shù)包括下層行進速度v_下、下層壓實厚度h_下、下層激振力輸出狀態(tài)J_下和下層碾壓遍數(shù)n_下；

(2)利用安裝在碾壓機上的壓實效果實時監(jiān)測裝置，實時采集碾輪的加速度信號，并由壓實效果實時監(jiān)測裝置中的衛(wèi)星定位裝置實時定位獲取對應(yīng)的坐標，并將時間、坐標與對應(yīng)的加速度信號發(fā)送至遠程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；

(3)為了減小噪聲對壓實指標計算的影響，選用小波閾值法對每個時間段采樣得到的加速度信號進行去噪，選擇小波、并對信號進行多尺度小波變換，采用啟發(fā)式閾值計算方法計算閾值并進行軟閾值處理，得到降噪后的加速度信號，對去噪后的信號進行快速傅里葉變換FFT(Fast Fourier Transformation)，計算下層對應(yīng)碾壓位置點的壓實指標C_下；

(4)對上層填料進行碾壓，并類似步驟(1)、(2)、(3)，得到上層碾壓參數(shù)：上層行進速度v_上、上層壓實厚度h_上、上層激振力輸出狀態(tài)J_上、上層碾壓遍數(shù)n_上、上層壓實指標C_上及其對應(yīng)的坐標；

(5)利用個人數(shù)字終端PDA(Person Digital Assistant)設(shè)備采集上層的試坑點位置及室內(nèi)試驗的結(jié)果，并將數(shù)據(jù)存儲發(fā)送至遠程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，包括試坑點坐標、含水率w_上、級配P_上和壓實質(zhì)量參數(shù)：壓實度D或干密度ρ或孔隙率e；

2)考慮下墊面影響的壓實質(zhì)量實時評價模型建立

(6)從遠程數(shù)據(jù)庫中獲取上述步驟中采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)上層試坑點的坐標確定上層每個試坑位置對應(yīng)的碾壓參數(shù)v_上、h_上、J_上、n_上，料性參數(shù)w_上、P_上，上層壓實指標C_上和上層壓實質(zhì)量參數(shù)，壓實度D或干密度ρ或孔隙率e，以及其對應(yīng)位置下層最后一遍碾壓下的壓實指標C_下；

(7)利用步驟(6)得到的試坑位置的壓實質(zhì)量、碾壓參數(shù)、料性參數(shù)和壓實指標，分析壓實質(zhì)量與各碾壓參數(shù)、料性參數(shù)和壓實指標的相關(guān)性，確定回歸模型的變量；

(8)根據(jù)確定的上述變量，建立其與壓實質(zhì)量的回歸關(guān)系，即為考慮下墊面影響的壓實質(zhì)量評價模型，以干密度作為壓實質(zhì)量的表征指標，表達式如下：

ρ＝F(C_上,C_下,w_上,P_上,J_上,h_上,v_上,n_上)

式中，F(xiàn)(·)是回歸函數(shù)，可通過回歸分析法確定；

3)當前碾壓層壓實質(zhì)量實時評價

(9)確定當前施工倉面(上層)開始碾壓，利用上文步驟(1)、(2)、(3)，實時采集碾壓參數(shù)(v_上、h_上、J_上、n_上)及其坐標、碾輪的加速度信號及其坐標并計算壓實指標C_上；

(10)采集上層料性參數(shù)(w_上、P_上)及其坐標，如現(xiàn)場具備試坑試驗條件可參照步驟(5)進行采集，若不具備，則可利用具有GPRS功能的PDA設(shè)備采集料場料源試驗的含水率w_上和級配P_上，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至遠程數(shù)據(jù)庫；

(11)將當前施工倉面(上層)以足夠精度進行網(wǎng)格化，根據(jù)步驟(9)、(10)中實時采集的數(shù)據(jù)，確定倉面上每個網(wǎng)格處的碾壓參數(shù)(v_上、h_上、J_上、n_上)、料性參數(shù)(w_上、P_上)和壓實指標值C_上；

(12)參照步驟(11)對下層倉面進行網(wǎng)格化，使其每個網(wǎng)格的坐標與上層倉面一一對應(yīng)，并通過從遠程數(shù)據(jù)庫中獲得的數(shù)據(jù)，確定下層倉面每個網(wǎng)格處最后一遍碾壓下的壓實指標值C_下；

(13)利用步驟(11)中得到的上層網(wǎng)格點處的壓實指標C_上、碾壓參數(shù)(v_上、h_上、J_上、n_上)、料性參數(shù)(w_上、P_上)和步驟(12)中得到的下層網(wǎng)格點壓實指標C_下，代入步驟(8)中的回歸模型F(·)，確定上層倉面每個網(wǎng)格點的壓實質(zhì)量；

(14)采用空間插值方法，對各網(wǎng)格計算得到的壓實質(zhì)量散點進行插值，繪制壓實質(zhì)量云圖，并將結(jié)果發(fā)送儲存于遠程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；

(15)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的壓實控制標準，分析上層倉面任意位置處壓實質(zhì)量合格與否，繪制合格或不合格區(qū)域，計算倉面壓實質(zhì)量的合格率，此結(jié)果可及時反饋給現(xiàn)場，用以指導(dǎo)對壓實質(zhì)量不合格區(qū)域采取相應(yīng)補救措施。