高速液压夯夯实地基承载力实时确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高速液压夯夯实地基承载力实时确定方法及系统，沿夯板边缘均匀布置四个无线加速度传感器，确定每个无线加速度传感器的定位夯点；以一定的夯击能对土体进行多次夯击，夯板加速度峰值变化趋势由快到慢，逐渐趋于平稳，最终稳定在某一范围内，确定夯击次数与夯板加速度峰值的关系曲线；在地基上施加不同的荷载，得到不同荷载下对应的沉降量，以沉降量为横坐标，以荷载为纵坐标建立坐标轴，根据各组试验数据描点，用平滑的曲线顺次连接，得到沉降量‑荷载曲线，对该曲线用拟合；得到夯击次数与地基承载力的关系；结合两个关系曲线，得到加速度与地基承载力的关系曲线，利用加速度指标确定液压夯夯实工作中某一时刻地基承载力的大小。

【技术实现步骤摘要】
高速液压夯夯实地基承载力实时确定方法及系统
本专利技术涉及一种高速液压夯夯实地基承载力实时确定方法及系统。
技术介绍
随着基础设施建设的持续发展，地基处理工程规模不断扩大，工程机械也日益朝着智能化、机电一体化方向发展。高速液压夯实机以其良好的机动性、可控性和安全性广泛应用在土石方边角、桥涵台背回填区等大型夯实机械的工作盲区以及停车场、机场和高速公路等多类地基压实工程中，满足了对夯实作业面单点或连续的压实要求。目前，液压夯施工过程中普遍使用抽样检测的方法，通过夯实后的实测指标，即压实度、标准贯入击数等进行质量监控，或采用承载板试验确定地基承载力。但是，在大规模的地基处理工程中，这些方法效率低并存在较大的安全隐患。因此，采取先进技术将液压夯实机进行智能化改造，合理、高效、准确地对土体夯实效果和承载力变化趋势进行实时监测，对于保证夯实质量、提高夯实施工效率具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种高速液压夯夯实地基承载力实时确定方法及系统，本专利技术能够精准定位夯点，远程监测每一点的夯实效果，省去了夯后的大量繁杂试验，精度高，避免了人工抽样检测的概率性和低效率的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高速液压夯夯实地基承载力实时确定方法，包括以下步骤：沿夯板边缘均匀布置四个无线加速度传感器，确定每个无线加速度传感器的定位夯点；以一定的夯击能对土体进行多次夯击，夯板加速度峰值变化趋势由快到慢，逐渐趋于平稳，最终稳定在某一范围内，确定夯击次数与夯板加速度峰值的关系曲线；在地基上施加不同的荷载，得到不同荷载下对应的沉降量，以沉降量为横坐标，以荷载为纵坐标建立坐标轴，根据各组试验数据描点，用平滑的曲线顺次连接，得到沉降量-荷载曲线，对该曲线用拟合；利用一定夯击次数下对应的夯沉量，反算地基承载力的大小，得到夯击次数与地基承载力的关系；结合两个关系曲线，得到加速度与地基承载力的关系曲线，利用加速度指标确定液压夯夯实工作中某一时刻地基承载力的大小。作为进一步的限定，所述加速度传感器为压电式加速度传感器。作为进一步的限定，所述加速度传感器安装时，沿夯板边缘留出四个与传感器尺寸一致的器件埋设凹槽，在凹槽的四个角周围打孔攻丝，分别将四个传感器焊接于四块安装基板上，并在安装基板的四个角打孔，打孔位置与凹槽的打孔位置相适配，将装有传感器的基板反面朝上盖在四个凹槽上部，并用螺栓固定。作为进一步的限定，安装前，在凹槽四面涂抹重机械油。作为进一步的限定，安装时，使得加速度传感器的主灵敏度轴和所测量的冲击荷载方向成一条直线。作为进一步的限定，利用加速度指标确定液压夯夯实工作中某一时刻地基承载力的大小。作为进一步的限定，当加速度达到某一临界值时，对应的地基承载力即达到其设计值。作为进一步的限定，利用临界加速度作为衡量指标继续对同一路段的其他夯点进行夯实。一种高速液压夯夯实地基承载力实时确定系统，包括：沿夯板边缘均匀布置的四个无线加速度传感器，所述无线加速度传感器接收夯击时夯板加速度峰值变化趋势；无线加速度传感器内设置GPS定位系统，定位夯点，通过远端处理器同时获取夯点位置信息和单点夯板加速度；处理器，接收所述无线加速度传感器的检测值，获取夯点位置信息，获取不同荷载下对应的沉降量，被配置为以沉降量为横坐标，以荷载为纵坐标建立坐标轴，根据各组试验数据描点，用平滑的曲线顺次连接，得到沉降量-荷载曲线，对该曲线用拟合；利用一定夯击次数下对应的夯沉量，反算地基承载力的大小，得到夯击次数与地基承载力的关系；结合两个关系曲线，得到加速度与地基承载力的关系曲线，利用加速度指标确定液压夯夯实工作中某一时刻地基承载力的大小。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术采用无线加速度传感器，安装使用方便，支持多种网络拓扑结构，免除了现场布线的繁琐，避免了电缆带来的噪声，测量精度高，抗干扰能力强；在内部埋设GPS定位系统，精准定位夯点，通过远端处理器同时获取夯点位置信息和单点夯板加速度，实时掌握液压夯的工作状态以及加速度指标所反映的地基承载力变化动态。建立加速度与夯击次数、地基承载力与夯击次数的关系曲线，进而拟合加速度与地基承载力的关系曲线，从而利用加速度指标实时监测地基土的夯实效果，判断夯实工作是否需要继续；省去了夯后的大量繁杂试验，精度高，避免了人工抽样检测的概率性和低效率的问题，为地基处理工程的质量控制提供了一种有效处理方法。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是本实施例的液压夯工作原理图；图2是本实施例的力学模型；图3是本实施例的螺栓安装频响曲线；图4是本实施例的高强粘合剂安装频响曲线；图5是本实施例的用永磁铁吸附安装频响曲线；图6是本实施例的留有方槽的夯板简图；图7是本实施例的俯视简图；图8是本实施例的传感器焊接于安装基板上的示意图；图9是本实施例的夯击次数与夯板加速度峰值的关系曲线；图10是本实施例的静载荷试验的p-s曲线；图11是本实施例的夯沉量与夯击次数的关系曲线；图12是本实施例的夯击次数与地基承载力的关系曲线；图13是本实施例的地基承载力与加速度关系曲线。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在本专利技术中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本专利技术各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本专利技术中任一部件或元件，不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本专利技术中的具体含义，不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术提出一种远程监测地基夯实效果的方法，在液压夯实机的夯板上安装具有数据无线传输模块和GPS全球定位系统的加速度传感器。通过对多种安装方式下的试验数据进行比对，选择频响特性最佳的安装方式，以保证测量结果的准确性。建立加速度与夯击次数、地基承载力与夯击次数的关系曲线，进而拟合加速度与地基承载力的关系曲线，从而利用加速度指标实时监测地基土的夯实效果，判断夯实工作是否需要继续。同时，通过GPS系统精准定位夯点，远程监测每一点的夯实效果，省去了夯后的大量繁杂试验，精度高，避免了人工抽样检测的概率性和低效率的问题，为地基处理工程的质量控制提供了一种有效处理方法。主要基于的原理包括:(1)高速液压夯实机的工作原理高速液压夯采用先进的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速液压夯夯实地基承载力实时确定方法，其特征是：包括以下步骤：沿夯板边缘均匀布置四个无线加速度传感器，确定每个无线加速度传感器的定位夯点；以一定的夯击能对土体进行多次夯击，夯板加速度峰值变化趋势由快到慢，逐渐趋于平稳，最终稳定在某一范围内，确定夯击次数与夯板加速度峰值的关系曲线；在地基上施加不同的荷载，得到不同荷载下对应的沉降量，以沉降量为横坐标，以荷载为纵坐标建立坐标轴，根据各组试验数据描点，用平滑的曲线顺次连接，得到沉降量‑荷载曲线，对该曲线用拟合；利用一定夯击次数下对应的夯沉量，反算地基承载力的大小，得到夯击次数与地基承载力的关系；结合两个关系曲线，得到加速度与地基承载力的关系曲线，利用加速度指标确定液压夯夯实工作中某一时刻地基承载力的大小。

【技术特征摘要】
1.一种高速液压夯夯实地基承载力实时确定方法，其特征是：包括以下步骤：沿夯板边缘均匀布置四个无线加速度传感器，确定每个无线加速度传感器的定位夯点；以一定的夯击能对土体进行多次夯击，夯板加速度峰值变化趋势由快到慢，逐渐趋于平稳，最终稳定在某一范围内，确定夯击次数与夯板加速度峰值的关系曲线；在地基上施加不同的荷载，得到不同荷载下对应的沉降量，以沉降量为横坐标，以荷载为纵坐标建立坐标轴，根据各组试验数据描点，用平滑的曲线顺次连接，得到沉降量-荷载曲线，对该曲线用拟合；利用一定夯击次数下对应的夯沉量，反算地基承载力的大小，得到夯击次数与地基承载力的关系；结合两个关系曲线，得到加速度与地基承载力的关系曲线，利用加速度指标确定液压夯夯实工作中某一时刻地基承载力的大小。2.如权利要求1所述的一种高速液压夯夯实地基承载力实时确定方法，其特征是：所述加速度传感器为压电式加速度传感器。3.如权利要求1所述的一种高速液压夯夯实地基承载力实时确定方法，其特征是：所述加速度传感器安装时，沿夯板边缘留出四个与传感器尺寸一致的器件埋设凹槽，在凹槽的四个角周围打孔攻丝，分别将四个传感器焊接于四块安装基板上，并在安装基板的四个角打孔，打孔位置与凹槽的打孔位置相适配，将装有传感器的基板反面朝上盖在四个凹槽上部，并用螺栓固定。4.如权利要求1所述的一种高速液压夯夯实地基承载力实时确定方法，其特征是：安装前，在凹槽四面涂抹重机械油。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：崔新壮，金青，王洁茹，卢途，王艺霖，李骏，苏俊伟，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37