[發明專利]一種鐵路粗粒土填料振動壓實實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 202010940647.8
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112067500B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 葉陽升;蔡德鉤;堯俊凱;閆宏業;魏少偉;張千里;陳鋒;姚建平;朱宏偉;楊國濤;劉俊飛;馬明正;王鵬程;郭瀏卉;李竹慶
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所;北京鐵科特種工程技術有限公司
• 主分類號: G01N9/36
• 分類號: G01N9/36;G01N29/04
• 代理公司: 北京中創云知識產權代理事務所(普通合伙) 11837
• 代理人: 徐輝

本發明涉及一種鐵路粗粒土填料振動壓實實驗裝置及實驗方法，根據施工現場的填料類型制備粗粒土填料試樣；進行振動實驗，記錄填料干密度隨振動時間的變化情況，采集振動壓實過程中加速度隨振動時間的變化情況；獲取試樣加速度幅值以及頻譜特性，建立填料干密度的變化與加速度頻譜諧波之間的對應關系；在實際壓路機施工過程中，根據對應關系，由測量獲得的加速度頻譜變化獲得填料壓實度變化。本發明采用連續測距的方式，分析振動壓實參數下填料的密度連續變化；采用振動加速度采集的方式，分析振動壓實參數下填料的加速度幅值、頻譜分析，為填料最優壓實參數提供依據；聯合密度變化、加速度變化的數據快速實時分析，為現場施工提供依據。

技術領域

本發明涉及路基試驗技術領域，尤其涉及一種鐵路粗粒土填料振動壓實實驗裝置及實驗方法。

背景技術

截止到2019年底，我國高速鐵路運營里程突破3.5萬公里，其中路基超過1.0萬公里。高等級的交通線路對路基變形控制嚴格，也對路基填筑壓實施工與控制提出了新的挑戰。目前國內外高等級線路路基填筑一般采用物理力學性能良好的粗粒土填料，通過振動壓路機振動碾壓成型，填筑前需通過填料擊實（或壓實）試驗確定填料的最大干密度。

目前，振動壓實試驗裝置主要有表面振動壓實儀、振動成型儀以及振動臺3類：

（1）振動成型儀

振動壓實成型機（公路）是基于半剛性基層材料（瀝青）壓實特性研制，在實驗室內針對無機結合料穩定集料或半剛性改良土石類材料，通過上部電機帶動偏心塊施加激振力，激振力自上而下傳遞將半剛性基層材料壓密成型。振動壓實參數為靜壓力 1900N、激振力6800N-6900N、振動頻率為28HZ-30HZ。

（2）表面振動壓實儀

表面振動壓實儀基于水利大壩巨粒土壓實特性進行研制，試驗筒直徑為30cm，與振動成型儀不同，表面振動壓實儀采用振動電機施加激振力。振動頻率30～50Hz，激振力50～80kN，靜壓力18kPa。通過調節頻率方式調節激振力。

（3）振動臺

通過擊實筒下部平臺的振動使得填料逐步密實。在擊實筒土樣上部加配重塊，通過底部加重底板振動臺施加上下振幅，使得填料逐步密實。50HZ振動頻率0.5mm，60HZ振動頻率，振幅0.35mm。

路基服役性能與振動壓實質量密切相關，但目前標準中人工或機械重錘擊的擊實試驗方法與現場填料振動壓實方式機理不同，常常出現擊實試驗結果最大干密度小于現場振動碾壓密度現象，現有擊實試驗方法及儀器不能滿足粗粒土填料控制填筑的需求，具體存在以下缺陷：

1.試驗對象不同

振動成型儀主要針對公路路面無機結合料（瀝青等路面材料）研制，表面振動壓實針對水利大壩堆石料特性進行研制，振動臺法的優勢也是針對于粒徑較大（最大粒徑可達600mm）的巨粒土填料。鐵路粗粒土填料最大粒徑為40mm，具有自身嚴格的級配特點，填料壓實后物理力學性能與水利大壩巨粒土、公路路面半剛性材料以及巨粒土填料有極大的不同。

2.振動參數不適用

試驗對象不同導致填料的動力性能不同，適宜振動頻率、激振力、振動時間均不同，初步試驗鐵路粗粒土填料適宜振動頻率20-30HZ，激振力1000N~3000N，最優激振時間為3min。與現有振動壓實儀器參數設定區別較大。

3.參數調節范圍有限

現有振動壓實儀器參數，只能通過改變電機激振頻率對振動進行調節，激振力隨著振動頻率變動。

不能單獨調節激振力、靜壓力大小。

4.無參數測試手段