一种基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法技术

一种基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法，包括的步骤是：利用常规点抽样检测方法测量得到现场试坑点试验结果；建立并选取合适的土石料压实质量评估模型；计算当前碾压施工作业面上每个网格处的压实质量；再结合空间插值方法，得到当前碾压施工全工作面任意位置处的压实质量；进一步地，根据压实质量控制准则，分析填筑碾压施工区域质量合格或不合格区域，计算当前碾压施工区域的压实质量的合格率；及时反馈指导现场施工，并实施补救措施，用以控制施工质量。本发明专利技术在不破坏土石方工程填筑体的前提下，可以简单、高效、连续、精确、全面地评估土石方工程填筑用土石料的填筑质量，以便于及时反馈控制其填筑质量。

A continuous quality evaluation method for earth rock compaction based on integrated acoustic detection technology

A continuous evaluation method for compaction quality of soil and rock materials based on integrated acoustic testing technology is proposed, which includes the following steps: using conventional point sampling method to measure the results of field test pit test; establishing and choosing appropriate evaluation model for compaction quality of soil and rock materials; calculating the compaction at each grid of the current rolling construction face. Quality; combined with spatial interpolation method, the compaction quality at any position of the current rolling construction face is obtained; furthermore, according to the compaction quality control criteria, the quality qualified or unqualified areas of the filling rolling construction area are analyzed, and the qualified rate of the compaction quality of the current rolling construction area is calculated; timely feedback guidance is given. Site construction and implementation of remedial measures to control construction quality. The invention can simply, efficiently, continuously, accurately and comprehensively evaluate the filling quality of earth-rock materials for earth-rock fill without destroying the earth-rock fill, so as to facilitate timely feedback control of the filling quality.

【技术实现步骤摘要】
一种基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法
本专利技术属于土石方填筑施工质量控制
，可用于土石方填筑质量连续评估，特别涉及一种基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法。
技术介绍
填筑期间的压实质量评估对于土石方工程比如土石坝工程的施工质量控制是关键环节之一，其对基础设施的安全和稳定运行具有决定性影响。填筑材料如土、骨料或沥青混合物的压实质量常规上通过现场某些离散点的密度、含水量、强度或模量的抽样检测进行评估。灌砂法、电石法、直接加热法、核子密度仪法和灌水法是目前被用于检测填筑料密度的常规检测方法。对于含水量，常规检测方法主要包含核子密度仪法、灌砂法和直接加热法。而动态圆锥贯入仪法和克莱格冲击土壤测试法是常规的填筑料强度检测方法。就填筑料模量来说，轻量弯沉仪法、土壤刚度计法和平板载荷法为常用的常规检测方法。然而常规方法有明显的缺点，如点抽样检测、有损检测、检测效率低、检测费用高、对于操作人员要求高等。因此，压实质量常规控制方法并不能有效反映整个填筑碾压作业区域的压实状态，也无法满足土石方工程快速机械化施工需求。随着RICM(roller-integratedcompactionmonitoring)、IC(intelligentcompaction)技术、GPR(ground-penetratingradar)方法、瑞利波方法和其他检测检测方法的出现，常规检测方法存在的问题得到部分解决。RICM技术一般被用于土石方工程压实质量控制(QC)/质量保证(QA)，且当前主要被用于公路施工中。与压实状态相关的RICM指标值(RICMV)从安装在振动轮上的传感器获取的振动数据中计算得出，RICMV可被用来表征填筑材料如细粒土、粗粒土和沥青混合物的实时压实状态。若干RICMVs目前可被用来表征填筑料的压实质量，包含Geodynamic公司采用的CMV(compactionmetervalue)、Ammann公司采用的ks和ACE系统(Ammanncompactionexpert)、Caterpillar公司采用的MDP(machinedrivepower)和Bomag公司采用的OMEGA和BVC(Bomagvariocontrol)系统。此外，White等提出了采用Fvib作为路面层的压实振动模量，Rinehart等指出THD(totalharmonicdistortion)是评估土的压实状态的一种高敏感性指标。通过对填筑施工参数(碾压遍数、行车速度、振动状态和压实厚度)的实时监控，Liu等采用RICM技术监控评估土石坝和混凝土面板堆石坝的压实质量。结合AFC(automaticfeedbackcontrol)技术和RICM，若干研究者已经提出采用IC技术来评估土石方填筑施工质量，其已被广泛应用于欧洲、日本和美国的公路工程中。另外，Karray等利用MASW(multichannelanalysisofsurfacewaves)方法评估Péribonka大坝坝基的深层压实情况，结果表明面波法在岩石探测方面有独一无二的应用潜力。Chiang等利用应力波方法检测和评估回填土的压实度。Shangguan等利用GPR技术监控沥青路面的压实状态。Austin等利用NIMRS(near-infraredandmicrowaveresonancesensing)技术监控沥青路面的压实质量。Tan等采用FBGS(fiberbragggratingsensing)技术研究了沥青路面的压实质量控制问题。在国内，相关研究主要集中在道路路基上料的压实质量实时监测装置研制方面。张润利、居彩梅开发的振动压实度检测仪，杨济安开发的车载压实度检测装置，以及刘泽东等开发的路基压实度检测仪器等。上述装置基本原理都是监测碾压机振动轮的运动性能(如速度、振幅、频率等)，通过分析振动轮的运动性能与压实度之间的关系，建立基于振动轮运动性分析的压实度表征指标，进而来估计路基土料的压实度。邓学欣等提出通过检测振动轮振动加速度间接反映土壤压实状况的压实度自动检测原理，并开发了响应检测系统。缪林昌和邱钰利用面波及面波的频谱分析(SASW)技术对地基土性进行了研究分析。李小勇和许金凯提出了用新型水囊式容积测定仪路基压实密度的检测方法。范云和汪英珍开展了填土压实质量检测及机载压实集成系统应用研究。刘丽萍和王东耀开展了土石混合料压实质量控制方法研究。徐光辉等提出了以连续测试路基结构抗力变化信息为特色的动力学监控方法，开发了路基压实质量连续动态监控技术。李少波等提出了应用剪切波速评价土石混填路基孔隙率的新方法，提出以孔隙率为压实质量指标的控制标准。为了实现刚性路面面板脱空和路基压实质量的快速无损检测，刘会勋等提出了以瞬态锤击为特色的动态检测技术。武雅丽、马学良、孙祖望等研究了基于能量平衡的振荡压路机压实自动控制技术。李斌等研制开发了南水北调中线一期工程高填方段碾压施工质量实时监控系统，并在工程实践中得到应用。吴斌平等开发了龙开口碾压混凝土坝浇筑碾压施工质量实时监控系统并在该工程中得到应用。刘东海等研制开发了堆石坝压实质量实时监测系统，并对堆石坝压实质量进行了实时监测与快速评估。此外，钟登华等开发了土石坝实时碾压质量监控系统和碾压混凝土坝实时施工质量监控系统，应用碾压遍数、基于加速度谐波信号计算得到的压实度指标值表征压实质量，并通过多元回归模型，预测整个坝面或碾压施工区域的压实度情况。以上国内外最新的研究成果表明，尽管上述新技术、新方法近些年来已经被广泛应用于实际工程中，这些技术和方法在土石方填筑质量评估方面尤其是在堆石料的压实质量评估方面仍有若干缺点，如精确性低、不便于使用、压实状态的解释比较复杂、明显的离散性、结果中存在较大的错误、容易受填筑材料因素影响等。此外，尽管压实参数如碾压遍数、行车速度、压实层厚度对于土石方填筑质量控制尤其是堆石料的压实质量控制已经进行了部分研究，但是压实参数并非压实质量的直接表征量，材料的非均匀性(如含水量和级配)也会导致压实参数的不能令人满意的控制效果。综上所述，土石方填筑材料的压实质量不仅受到施工过程参数的影响，而且还受到填筑材料性质(如级配、含水量等)的影响，因而仅仅通过基于振动轮运动性能分析的压实度表征指标，而不考虑碾压过程参数，以及土石方填筑材料性质的影响，来评估填筑材料的压实质量是片面的。为了解决上述问题，张庆龙等提出了集成声波检测技术对土石方填筑碾压质量尤其是堆石料的压实质量进行精确有效的检测，而对于土石方填筑碾压质量的连续评估仍需进一步研究。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法，该评估方法基于碾压施工参数、基于集成声波检测技术的压实质量实时表征指标、并考虑土石方填筑材料性质，可以用于土石方工程填筑质量的实时有效评估，尤其是土石坝坝体填筑过程中堆石料的压实质量评估，作为土石方工程填筑施工过程中填筑质量实时连续评估的一种有效工具，本专利技术在不破坏土石方工程填筑体的前提下，可以简单、高效、连续、精确、全面地评估土石方工程填筑料尤其是土石料的填筑质量，以便于及时反馈控制其填筑质量。本专利技术基于集成声波检测技术对土石料的压实质量进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法，其特征在于，利用常规点抽样检测方法采集现场试坑点试验结果，包括含水量w、级配p和压实质量，并利用采集的对应试坑点处的碾压施工参数、压实效果指标SCV及对应的空间位置信息，建立土石料的压实质量与碾压施工参数、与压实效果指标以及与土石料含水量w、级配p的一元或多元线性、非线性回归模型，其中压实质量为压实度K或干密度ρ，碾压施工参数包括行车速度v、压实厚度h、振动频率f和碾压遍数n，根据对几种回归模型精确性的分析及对模型应用高效方便的需求，选取合适的回归模型作为压实质量评估模型；在此基础上，利用实时采集的当前碾压施工作业面的碾压施工参数和压实效果指标SCV，以及利用常规点抽样检测方法采集的当前碾压施工作业面试坑点试验得到的土石料含水量w和级配p，计算当前碾压施工作业面上每个网格处的压实质量；接着，再结合空间插值方法，得到当前碾压施工作业面上任意位置处的压实质量；并根据压实质量控制准则，分析质量合格或不合格区域，计算当前碾压施工作业面的压实质量的合格率；据此，及时反馈指导现场施工，用以控制碾压施工质量。

【技术特征摘要】
1.一种基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法，其特征在于，利用常规点抽样检测方法采集现场试坑点试验结果，包括含水量w、级配p和压实质量，并利用采集的对应试坑点处的碾压施工参数、压实效果指标SCV及对应的空间位置信息，建立土石料的压实质量与碾压施工参数、与压实效果指标以及与土石料含水量w、级配p的一元或多元线性、非线性回归模型，其中压实质量为压实度K或干密度ρ，碾压施工参数包括行车速度v、压实厚度h、振动频率f和碾压遍数n，根据对几种回归模型精确性的分析及对模型应用高效方便的需求，选取合适的回归模型作为压实质量评估模型；在此基础上，利用实时采集的当前碾压施工作业面的碾压施工参数和压实效果指标SCV，以及利用常规点抽样检测方法采集的当前碾压施工作业面试坑点试验得到的土石料含水量w和级配p，计算当前碾压施工作业面上每个网格处的压实质量；接着，再结合空间插值方法，得到当前碾压施工作业面上任意位置处的压实质量；并根据压实质量控制准则，分析质量合格或不合格区域，计算当前碾压施工作业面的压实质量的合格率；据此，及时反馈指导现场施工，用以控制碾压施工质量。2.根据权利要求1所述基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法，其特征在于，所述常规点抽样检测方法为灌水法、灌砂法、环刀法、核子密度仪法、圆锥贯入仪法、弯沉仪法、土壤刚度计法或平板载荷法。3.根据权利要求1所述基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)利用土石方压实质量监控系统，实时采集碾压施工参数及对应的空间位置信息；(2)利用安装在碾压机上的压实质量机载声波检测系统，实时采集土石料压实效果指标SCV及对应的空间位置信息；(3)利用现场点抽样检测方法采集试坑点现场及室内试验的结果信息，包括试坑点坐标、填筑料名称、含水量w、级配p及压实质量；(4)利用步骤(1)和步骤(2)采集的信息，确定每个试坑点处的碾压施工参数和压实效果指标，以及该试坑点的填筑料名称、含水量、级配和压实质量，构建填筑料的试坑点处的样本数据；(5)分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘天云，张庆龙，安再展，李庆斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11