[發明專利]一種紅黏土壓實度快速檢測方法

有效

• 申請號: 202110668694.6
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113326659B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 李希;蘇敏;錢國平;李平;雷若晨;劉振宇;王瑞至;諶彥良;王當銳;黃渝淇
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G01N3/303
• 代理公司: 長沙市和協專利代理事務所(普通合伙) 43115
• 代理人: 曹文娟

本發明提供一種紅黏土壓實度快速檢測方法，屬于道路工程技術領域。所述的檢測方法包括以下步驟：S1：利用PFWD設備獲取荷載及位移時程數據；S2：建立卷積神經網絡，卷積神經網絡包括輸入層、卷積層、池化層、全連接層和輸出層。本發明利用PFWD(便攜式落錘彎沉儀)設備，并結合大數據和卷積神經網絡算法，充分挖掘PFWD所得落錘的動荷載及位移時程所包含的土體壓實度信息，建立了利用PFWD設備快速、無損獲取紅黏土壓實度的方法，有利于現行規范的完善和指導工程施工。

技術領域

本發明屬于道路工程技術領域，具體涉及一種紅黏土壓實度快速檢測方法。

背景技術

紅黏土在我國分布廣泛，在土木工程施工過程中，如地基、路基、邊坡等不可避免的會遇到大量的紅黏土壓實問題，確保土體被充分壓實是提高土工構筑物長期安全服役的基礎和必要工程措施。

為獲取填土的壓實度，JTG F80/1-2017《公路工程質量檢驗評定標準》中提到的對粗粒土和路面結構的壓實度檢測方法為灌砂法、水袋法，細粒土為環刀法或灌砂法。上述幾類傳統的檢測方法雖然能得到精準的壓實度信息，但對被測路段具有破壞性且實驗過程費時費力，已無法滿足新時代的工程需求。

近年來，土木工程領域也有一些學者嘗試探索土體壓實度測量的新方法，已報道的包括核子密度儀法、瞬態瑞利波法、PFWD(便攜式落錘彎沉儀)法等。其中，核子密度儀法價格昂貴，且具有一定的放射性；瞬態瑞利波法雖然具有簡便、快速的優勢，但檢測精度較差。

PFWD法是利用PFWD設備將重錘提升至一定高度后自由下落，獲取沖擊過程中一系列與土體的動應力響應有關的數據，通過建立起的彎沉或動態模量與壓實度的關系，可推算土體的壓實度信息。PFWD法對所測土體不具有破壞性，且設備輕便、操作簡單，可以較為迅速、準確的獲取所測土體的荷載、彎沉等土體真實的物理力學狀態和特征信息，但現今研究的方法多是對動彈性模量和壓實度之間進行經驗擬合，所得壓實度數值多為經驗值，缺少必要的理論依據。

發明內容

本發明通過提供一種紅黏土壓實度快速檢測方法，以解決上述技術問題。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：

一種紅黏土壓實度快速檢測方法，包括以下步驟：

S1：利用PFWD設備獲取荷載及位移時程數據；

S2：建立卷積神經網絡，卷積神經網絡包括輸入層、卷積層、池化層、全連接層和輸出層，具體操作方法為：

S2₁：輸入：在輸入層輸入荷載及位移時程數據；

S2₂：數據卷積操作：將荷載及位移數據作為輸入特征面，設定卷積核大小、數量、步長和填充參數，賦予一個卷積核權值，在同一輸入特征面和輸出特征面中卷積核權值共享；賦予一個偏置值，在同一輸入特征面和輸出特征面中偏置值共享，經過卷積操作，得到卷積層輸出特征面；

S2₃：數據池化操作：將卷積層的輸出特征面作為池化層的輸入特征面；設定池化核大小和池化方法；通過池化操作可得到和卷積層輸出特征面同樣數量的輸出特征面且一一對應；

S2₄：數據全連接操作：將池化層的輸出特征面作為全連接層的輸入特征面，輸入特征面用f_gⁱⁿ(全連接層輸入特征面中第g個神經元，g＝1，…，n)表示，全連接層的輸出神經元用f_j^out(全連接層中第j個神經元，j＝1，…，l)表示；權值和偏置值分別用W_j^g、b_j表示；最終得到j個神經元，具體全連接操作如下：