一种基于夯锤峰值加速度的路基分层压实度实时监测方法技术

本发明专利技术提供一种基于夯锤峰值加速度的路基分层压实度实时监测方法，包括：步骤1，在路基填方施工现场待补强路基土区域，选取多个夯点，多个夯点上分别进行夯击不同的次数，采集夯锤峰值加速度；步骤2，在步骤1所选定各夯点上，分多层开挖路基，测定路基各层夯后的分层压实度和分层沉降量；步骤3，绘制分层沉降量与深度的关系图，确定有效压实深度，在有效压实深度范围内建立夯锤峰值加速度与分层压实度回归关系式；步骤4，现场监测时，将夯击得到的夯锤峰值加速度代入上述步骤3所得回归关系式，得到待测路基的分层压实度。本发明专利技术在评判路基压实质量时，考虑了液压夯实机的有效压实深度，使路基整体压实度的评判变的更加精准。

A real-time monitoring method of subgrade layered compactness based on the peak acceleration of rammer

【技术实现步骤摘要】
一种基于夯锤峰值加速度的路基分层压实度实时监测方法
本专利技术涉及路基压实度实时监测
，具体涉及一种基于夯锤峰值加速度的路基分层压实度实时监测方法。
技术介绍
液压夯实法属于表层和深层路基压实方法，主要利用夯锤冲击力来冲击压实土体，夯锤夯击能小于传统强夯，但是夯击频率高，根据夯锤的下落方式，液压夯实机可分为强制落锤与自由落锤两种。强制落锤是通过液压驱动力将夯锤提升到预定高度后立即反向加力，夯锤在重力作用和液压缸的推力下加速冲击地面，将夯锤动能和液压能传递到路基中，对路基进行压实挤密。自由落锤同样是通过液压力将夯锤强制提升预定高度，但下落过程为自由落体，夯锤将自身的重力势能转化为动能，然后冲击下方路基，压实路基表层土体，并继续向路基内部传递能量。70年代初，美国人与德国人根据机械作用部件与压实材料间的动力响应关系，提出了以机械作用部件的加速度变化来反映被压实材料密实程度的思路。国内外许多学者已经做了许多试验，概括起来就是传感技术的应用与传统试验方法的结合，通过在机械作用部件安装加速度传感器来采集动力信号，并将处理过的信号值与传统试验得出的评价指标建立数值联系。现如今振动压路机和液压夯实机车载压实质量监测仪的研制基本上都采用了此种方法，通过试验，一些学者建立了机械设备加速度值与反映土体硬度及土体动弹性模量之间的关系，有些学者建立了机械设备加速度值与土体压实值CCV和CMV之间的关系，也有学者建立了机械设备加速度值与路基压实度之间的关系，根据夯锤和滚轮的加速度来反映土体的压实质量。r>但是，学者们建立的都是机械作用部件动力响应与表层压实度之间的关系，设备只能实时监测路基表面的压实度，没有考虑机械设备作用土体时的有效压实深度，因此结果准确性低；而液压夯实机不仅对表层土体产生影响，应该考虑夯击土体时的有效压实深度，并在有效压实深度范围内分析路基的分层压实质量，这方面的实时监测方法还不够完善。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于夯锤峰值加速度的路基分层压实度实时监测方法，该方法使路基整体压实度的评判变的更加精准。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种基于夯锤峰值加速度的路基分层压实度实时监测方法，包括以下步骤：步骤1，在路基填方施工现场，选取一片待补强路基土区域，选取多个夯点，多个夯点上用液压夯实机分别进行夯击不同的次数，采集夯锤峰值加速度；步骤2，在步骤1所选定各夯点上，分多层开挖路基，测定路基各层夯后的分层压实度和分层沉降量，并记录数据；步骤3，绘制分层沉降量与路基深度的关系图，利用线性插值确定有效压实深度，然后在有效压实深度范围内建立夯锤峰值加速度与分层压实度的回归关系式；步骤4，现场监测时，在路基填方施工现场的待测路基上用液压夯实机进行夯击，得到的夯锤峰值加速度代入上述步骤3所得回归关系式，得到待测路基的分层压实度。优选的，步骤1中，在液压夯实机的夯锤上安装加速度传感器，通过加速度传感器采集夯锤峰值加速度。进一步的，加速度传感器安装在夯锤顶面中心处。优选的，步骤2中，分层开挖后，采用水准仪测量路基分层沉降量，采用灌砂法测量路基夯后分层压实度。优选的，步骤3中，以土体竖向变形量为路基表层沉降量5％的深度作为有效压实深度。优选的，在进行步骤4之前，还包括验证步骤：在路基填方施工现场选取夯点，采用液压夯实机进行夯击，采集夯锤峰值加速度，根据步骤3的回归关系式计算得到分层压实度，再在夯点范围内选取测点，测量分层压实度，将测量的分层压实度与计算所得分层压实度进行对比，验证结果在误差范围内后再进行步骤4。优选的，还包括步骤5，在有效压实深度范围内，对分层压实度按深度加权平均，得到路基的平均压实度。进一步的，平均压实度计算公式如下：式中：表示有效压实深度范围内的平均压实度；dr表示有效压实深度；di表示有效压实深度范围内第i层的深度；Ki表示有效压实深度范围内第i层的分层压实度；n表示分层的层数。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术以液压夯实机为研究对象，提出一种新的路基分层压实度实时监测方法，本专利技术在评判路基压实质量时，考虑了液压夯实机的有效压实深度，在有效压实深度范围内，通过夯锤峰值加速度实时监测路基的分层压实质量，使路基整体压实度的评判变的更加精准，本专利技术可以用于路基补强施工时压实度的实时监测。本专利技术对于自由落锤式和强制落锤式液压夯实机都能适用。进一步的，本专利技术可以通过加速度传感器自动采集夯锤冲击路基时的冲击加速度，可以通过夯锤的峰值加速度实时监测路基的压实质量，节省人力成本。进一步的，验证步骤能更好的保证结果的准确性。进一步的，通过分层压实度计算得到路基的平均压实度，从分层压实度和平均压实度两个方面评价路基压实质量，使评价结果更加可靠。附图说明图1为工况一土体沉降与路基深度的曲线图；图2为工况二土体沉降与路基深度的曲线图；图3为工况三土体沉降与路基深度的曲线图；图4为工况一中0-0.3米路基压实度与夯锤峰值加速度的回归图；图5为工况一中0.3-0.6米路基压实度与夯锤峰值加速度的回归图；图6为工况一中0.6-0.9米路基压实度与夯锤峰值加速度的回归图；图7为工况二中0-0.3米路基压实度与夯锤峰值加速度的回归图；图8为工况二中0.3-0.6米路基压实度与夯锤峰值加速度的回归图；；图9为工况二中0.6-0.9米路基压实度与夯锤峰值加速度的回归图；图10为工况三中0-0.3米路基压实度与夯锤峰值加速度的回归图；图11为工况三中0.3-0.6米路基压实度与夯锤峰值加速度的回归图；图12为工况三中0.6-0.9米路基压实度与夯锤峰值加速度的回归图。图4-图12中，横坐标的单位g均表示10m/s2。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。一种基于液压夯锤峰值加速度的黄土路基分层压实度实时监测方法，该方法包括以下步骤：(1)实时采集夯锤夯击时夯锤峰值加速度ap。(2)在有效压实深度范围内，建立夯锤峰值加速度与分层压实度之间的函数关系式，通过夯锤峰值加速度ap实时反映分层压实度Ki。(3)在有效压实深度范围内，对分层压实度Ki按路基深度加权平均得到平均压实度同时，本专利技术给出的试验方案如下：在液压夯实机的夯锤上安装加速度传感器，然后在待补强路基上进行多组夯击试验，通过加速度传感器和计算机采集夯锤加速度信号，同时利用传统方法对夯后的分层压实度进行测定，再对实验数据进行汇总，剔除误差较大数据，保留有效数据。借鉴中国建筑工业出版社2000年版的《地基处理手册》，以土体竖向变形量为路基表面夯沉量5％的深度作为有效压实深度。最终建立有效压实深度范围内路基分层压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于夯锤峰值加速度的路基分层压实度实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，在路基填方施工现场，选取一片待补强路基土区域，选取多个夯点，多个夯点上用液压夯实机分别进行夯击不同的次数，采集夯锤峰值加速度；/n步骤2，在步骤1所选定各夯点上，分多层开挖路基，测定路基各层夯后的分层压实度和分层沉降量，并记录数据；/n步骤3，绘制分层沉降量与路基深度的关系图，利用线性插值确定有效压实深度，然后在有效压实深度范围内建立夯锤峰值加速度与分层压实度的回归关系式；/n步骤4，现场监测时，在路基填方施工现场的待测路基上用液压夯实机进行夯击，得到的夯锤峰值加速度代入上述步骤3所得回归关系式，得到待测路基的分层压实度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于夯锤峰值加速度的路基分层压实度实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在路基填方施工现场，选取一片待补强路基土区域，选取多个夯点，多个夯点上用液压夯实机分别进行夯击不同的次数，采集夯锤峰值加速度；
步骤2，在步骤1所选定各夯点上，分多层开挖路基，测定路基各层夯后的分层压实度和分层沉降量，并记录数据；
步骤3，绘制分层沉降量与路基深度的关系图，利用线性插值确定有效压实深度，然后在有效压实深度范围内建立夯锤峰值加速度与分层压实度的回归关系式；
步骤4，现场监测时，在路基填方施工现场的待测路基上用液压夯实机进行夯击，得到的夯锤峰值加速度代入上述步骤3所得回归关系式，得到待测路基的分层压实度。


2.根据权利要求1所述的基于夯锤峰值加速度的路基分层压实度实时监测方法，其特征在于，步骤1中，在液压夯实机的夯锤上安装加速度传感器，通过加速度传感器采集夯锤峰值加速度。


3.根据权利要求2所述的基于夯锤峰值加速度的路基分层压实度实时监测方法，其特征在于，加速度传感器安装在夯锤顶面中心处。


4.根据权利要求1所述的基于夯锤峰值加速度的路基分层压实度实时监测方法，其特征在于，步骤2中，分层开挖后，采用水准仪测量路基分层沉降量，采用灌砂...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志军，闫瑞朋，徐天宇，张志鹏，朱林楦，陈超然，徐甫，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61