[發明專利]具有土體參數獲取功能的夯實系統及土體參數獲取方法

在審

• 申請號: 202210159198.2
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114541364A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 張家勇;念家香;喬海冰;施有志;李來弟;吳松波;王桂龍;張旭;劉晉榮;朱國偉;謝鑫
• 申請（專利權）人: 中鐵一局集團廈門建設工程有限公司;廈門理工學院
• 主分類號: E02D3/068
• 分類號: E02D3/068;E02D1/00;E02F5/30;E02F9/26;G06F17/18;G01D21/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

1.一種具有土體參數獲取功能的夯實系統，其特征在于，所述夯實系統包括夯實設備、電腦控制中心、四個壓力傳感器和兩個位移傳感器；

所述夯實設備包括：挖掘機、平板振動器和四腳連接器；

所述平板振動器通過所述四腳連接器連接在所述挖掘機的機械手臂端部；

四個所述壓力傳感器分別設置在所述四腳連接器的四個連接腳上；

兩個所述位移傳感器分別設置在所述平板振動器的兩個相對的側面上；

四個所述壓力傳感器及兩個所述位移傳感器分別與所述電腦控制中心連接，所述電腦控制中心用于根據四個所述壓力傳感器采集的壓力信號及兩個所述位移傳感器采集的位移信號計算土體參數；所述土體參數包括土體的基床系數、變形模量、壓縮模量和壓實度。

2.根據權利要求1所述的具有土體參數獲取功能的夯實系統，其特征在于，所述電腦控制中心具體包括：

信號獲取模塊，用于獲取四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號；

土體參數計算模塊，用于根據四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號計算土體參數；所述土體參數包括土體的基床系數、變形模量、壓縮模量和壓實度。

3.根據權利要求2所述的具有土體參數獲取功能的夯實系統，其特征在于，所述土體參數計算模塊，具體包括：

基床系數計算子模塊，用于根據四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號，利用基床系數計算公式，計算土體的基床系數；

變形模量計算子模塊，用于根據四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號，利用變形模量計算公式，計算土體的變形模量；

壓縮模量計算子模塊，用于根據四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號，利用壓縮模量計算公式，計算土體的壓縮模量；

壓實度計算子模塊，用于根據四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號，利用壓實度計算公式，計算土體的壓實度。

4.根據權利要求3所述的具有土體參數獲取功能的夯實系統，其特征在于，所述基床系數計算公式為：

所述變形模量計算公式為：

所述壓縮模量計算公式為：

所述壓實度計算公式為：

其中，K、E_O、E_s和C分別表示土體的基床系數、變形模量、壓縮模量和壓實度，T1、T2、T3和T4分別為四個壓力傳感器采集的壓力信號，G表示平板振動器的重力，a和b分別為平板振動器的長度和寬度，s1和s2分別表示兩個位移傳感器采集的位移信號，μ表示土體的泊松比，K_max表示壓實度達到100％時土體的基床系數。

5.一種權利要求1-4任一項所述的夯實設備。

6.一種權利要求1-4任一項所述的電腦控制中心。

7.一種土體參數獲取方法，其特征在于，所述獲取方法基于權利要求1-4所述的夯實系統；所述獲取方法包括如下步驟：

獲取四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號；

根據四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號計算土體參數；所述土體參數包括土體的基床系數、變形模量、壓縮模量和壓實度。

8.根據權利要求7所述的土體參數獲取方法，其特征在于，所述根據四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號計算土體參數，具體包括：

根據四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號，利用基床系數計算公式，計算土體的基床系數；

根據四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號，利用變形模量計算公式，計算土體的變形模量；

根據四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號，利用壓縮模量計算公式，計算土體的壓縮模量；

根據四個壓力傳感器采集的壓力信號和兩個位移傳感器采集的位移信號，利用壓實度計算公式，計算土體的壓實度。

9.根據權利要求8所述的土體參數獲取方法，其特征在于，所述基床系數計算公式為：

所述變形模量計算公式為：

所述壓縮模量計算公式為：

所述壓實度計算公式為：

其中，K、E_O、E_s和C分別表示土體的基床系數、變形模量、壓縮模量和壓實度，T1、T2、T3和T4分別為四個壓力傳感器采集的壓力信號，G表示平板振動器的重力，a和b分別為平板振動器的長度和寬度，s1和s2分別表示兩個位移傳感器采集的位移信號，μ表示土體的泊松比，K_max表示壓實度達到100％時土體的基床系數。