[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

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010132485.5
• 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(xué)
• 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(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國威

本發(fā)明屬于高填方工程施工質(zhì)量控制領(lǐng)域，為實現(xiàn)不同下墊面或邊界約束條件下對填方壓實質(zhì)量的全面、實時評價，本發(fā)明，考慮下墊面影響的高填方壓實質(zhì)量實時評價方法，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)，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。本發(fā)明主要應(yīng)用于高填方工程施工質(zhì)量控制場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高填方工程(如路基、土石壩等)施工質(zhì)量控制領(lǐng)域，尤其是涉及不同下墊面條件下填方壓實質(zhì)量的實時評價方法。

背景技術(shù)

在土石壩、高填方路基等填方工程中，由于地質(zhì)條件多變或材料攤鋪不均勻引起的下墊面不均勻是普遍存在的。如在土石壩施工中，緊鄰兩側(cè)岸坡的條帶的下墊面部分為堅硬的山體，與正常壓實后的下墊面相比其剛度更大，導(dǎo)致在同一倉面下不均勻下墊面的形成；或在使用粒徑較大的填料時，材料攤鋪不均勻?qū)е螺^大的石塊集中在某一區(qū)域，形成不均勻的下墊面。目前常用的壓實質(zhì)量頻域?qū)崟r監(jiān)測指標(biāo)原理均為通過振動壓路機(jī)振動輪的加速度信號畸變程度大小來反映壓實度的變化。已有研究表明，振動壓路機(jī)的振動波傳播深度一般在1.2米左右^[1-3]，而填方工程中的土石填料鋪層厚度多在0.3～0.8米，故由振動加速度信號得到的壓實質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)理論上不僅反映了當(dāng)前碾壓層的壓實質(zhì)量，同時也受到了其下墊面或邊界條件的影響。當(dāng)下墊面或邊界條件不均勻時，基于碾輪加速度信號的壓實指標(biāo)將無法準(zhǔn)確反映鋪筑層填方的壓實質(zhì)量。因此，實現(xiàn)在不均勻下墊面或邊界條件下的填方工程壓實質(zhì)量快速、準(zhǔn)確、實時的評價，對于保證下墊面不均勻時填方工程的施工質(zhì)量具有重要意義。

目前，隨著壓實質(zhì)量實時監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，國內(nèi)外學(xué)者對基于頻域監(jiān)測指標(biāo)的壓實質(zhì)量實時監(jiān)測方法展開了一系列研究。在道路壓實上，徐光輝^[12]等采用動力學(xué)監(jiān)控技術(shù)，以路基結(jié)構(gòu)抗力作為指標(biāo)來評價壓實狀態(tài)的變化，實現(xiàn)了路基壓實連續(xù)實時的質(zhì)量監(jiān)控。劉東海^[10]等定義了壓實監(jiān)測值CV，并將其作為壓實監(jiān)測指標(biāo)提出了路基壓實質(zhì)量的評估模型和路基施工全工作面的壓實質(zhì)量快速評估方法。針對土石壩施工中的壓實質(zhì)量評價，基于高心墻堆石壩過程實時監(jiān)控系統(tǒng)^[5,6]，Liu D^[7]等建立了壓實度與碾壓參數(shù)、壩料性質(zhì)之間的多元回歸方程，并提出了以CV為壓實指標(biāo)的土石壩壓實質(zhì)量在線評估方法^[9]。然而，上述研究并沒有考慮壓路機(jī)振動波的傳播深度大于填料鋪層厚度的客觀情況，忽略了不均勻下墊面條件對填方壓實質(zhì)量的影響，當(dāng)遇到不均勻下墊面或邊界條件時，上述方法對當(dāng)前填筑層的壓實質(zhì)量評估將產(chǎn)生較大誤差。

考慮到不均勻下墊面的影響，竇鵬^[1]利用有限元方法對高鐵路基剛度不均勻條件下壓實指標(biāo)進(jìn)行模擬，并對模擬結(jié)果進(jìn)行反演分析，得到更為準(zhǔn)確的目標(biāo)壓實值。Zhu X^[2]和Hu W^[4]等分別針對土質(zhì)路基和瀝青路面，驗證了當(dāng)前碾壓層壓實指標(biāo)CMV與其下墊面壓實指標(biāo)的相關(guān)性。以上研究表明，下墊面對準(zhǔn)確進(jìn)行壓實指標(biāo)計算和壓實質(zhì)量的評價有著重要影響。同時，已有研究^[13,14]表明，碾壓參數(shù)(行車速度、碾壓遍數(shù)、壓實厚度等)和填料性質(zhì)(含水率、級配等)對壓實指標(biāo)和壓實質(zhì)量有著顯著影響，而上述研究忽略了以上影響因素對壓實質(zhì)量評價的影響，其對壓實質(zhì)量的評估是不全面的。

參考文獻(xiàn)：

[1]竇鵬.高鐵路基連續(xù)壓實質(zhì)量檢測指標(biāo)相關(guān)性校檢試驗研究[D].中南大學(xué)，2014.