冯耘耀

(重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 401120)

0 引言

随着我国工程建设的发展，传统压实度检测方法的缺点越来越突出，不符合工程信息一体化、关联化、协调化等时代新要求。

针对以上内容，本文介绍了振动压路机实时连续检测技术，并在秦京高速进行了试验与研究，提出了一种新的加速度与压实度的回归曲线，丰富了该技术的数据库，并提供了工程实践经验，方便以后学者的参考与研究。

1 技术简介

压实度连续检测技术是一种公路质量无损检测的新技术，把动态信号采集仪采集的加速度信号与实际工程测得压实度进行数据分析，建立加速度与压实度的回归曲线，实现施工人员对压实度的实时监控，保证施工质量。

1.1 原理与内容

1.1.1 技术原理

数学分析:

假设压路机匀速前进[1]、车身车轮和受压土体可以看做质量块[2]、并简化为平面模型[3][4]，结合模型经过数学分析[5][6]，压路机工作时土的刚度和孔隙比的关系比为[7][8]：

式中：e—孔隙比；ν—土泊松比；β—振动轮触地角；R—振动轮半径；L—振动轮宽；σ0—平均固结压力；dε—应变

土的阻尼计算式如下[9][10]：

式中：m2--振动轮质量；R--振动轮半径；ρ--振动作业时土的密度

综合（1.1）（1.2）两式可知：随着压路机压实作业进行，加速度信号强度与土的刚度呈正比、与土的阻尼成正比，即加速度值与压实度值为正相关，用加速度值来研究压实好坏是科学合理的。

1.1.2 技术内容

（1）分析研究振动加速度信号与压实度的理论基础。（2）数学分析加速度信号与压实度的关系。

（3）分析信号处理方法，并得到压实度连续检测方法。

（4）进行试验，建立压实度与振动加速度回归公式，完善检测方法。

1.2 试验仪器

（1）压路机参数

采用16吨及以上压路机，工作频率20～50HZ，碾压宽度2米。

（2）加速度传感器的选型

采用江苏东华测试公司研制的压电式加速度传感器。产品型号为1A113E。

（3）采集仪型号及参数

采用江苏东华公司研制的 DH5902坚固型动态数据采集仪，能和压电式传感器配合测量动态加速度。

1.3 试验方案

为了验证压实度连续检测技术实际应用效果，本文结合正在建的秦京高速路段进行了一次实际应用试验，具体试验方案如下：

（1）实验室试验

通过实验室内的标定试验检验动态信号采集仪和加速度传感器是否完好以及数据采集是否准确。

（2）现场试验

在现场试验过程中，将加速度传感器粘接在压路机轮上，动态信号采集仪安放在驾驶内，再与计算机相连，并现场用灌砂法采集压实度值，直到压实度值符合要求。

（3）实验数据分析处理

对压实过程中采集的加速度数据和压实度值进行分析，得出结论。

3 数据分析

3.1 土的击实试验

本次试验采用重型试验标准，所测得的最佳含水量为10.11%，最大干密度为1.935g/cm3。

3.2 现场试验数据采集

（1）现场压实度测试

现场试验中振动压路机每进行一次压实就采集一次压实度，现场采用的是酒精燃烧法测得压实度值其结果如表3.1。

（2）加速度信号采集

利用动态信号采集仪，在压路机前进0.25m时采集一次数据，之后每隔0.5米采集一次，现场每一次施工段为10m左右，于是每压实一遍共采集13次数据，并对压实度进行平滑降干扰处理得到加速度有效值其结果如表3.1。

由以上数据不难看出，压实度的值是随着压实遍数增加而呈现总体上涨的趋势，由于本文采用的动态采集仪已经略去了现场声波的影响，于是每一遍压实度有效值取数据的平均值计算。如下表所示。

表3 .1实测压实度值与有效加速度值

而由1.1.1可知压实度与加速度信号成正比关系，本文采用线性回归方式建立回归曲线。

设x代表加速度值，y表示压实度值，则可以求得回归曲线，计算过程不必赘述,于是得到加速度与压实度的线性回归方程,相关性系数0.98。

4 结论与不足

4

.1主要结论

（1）加速度信号与压实度之间存在正相关关系，且用加速度信号来表征压实度的值是正确可行的。

（2）建立了加速度与压实度的回归曲线，丰富了该技术的数据库，为以后的学者研究提供了实际应用依据。

4.2 不足与改进

（1）加速度传感器的布置点可能对实验结果有影响，本文没有具体讨论。

（2）试验过程气候稳定，没有考虑气候变化引起的湿度、温度变化对试验结果的影响。

[1]秦四成.振动压路机振动压实及其系统动力学研究[D].吉林：吉林工业大学，1998.

[2]Grabe.J，Vrettos, Chr.:Dispersion Measurements to EstimateCompaction Effect on GrannularSiols. Proc，4thInt. Conf. SiolDynamics and Earthquake Engineering, Mexico City, 1989.

[3]Lars Forssblad, Vibratory Soil and Rock Fill Compaction. Sweden. Stockholm.1981.

[4](瑞典)L.福斯布拉德，甘杰贤，卢锡忠等.土石填方的振动压实[M].北京：人民交通出版社，1986.

[5]Kundt, M.ZurOptimierung der veranderlichen Maschinenparameter und Vibrationswalzen; Dissertation, TU Magdeburg,1987.

[6]张涨，闻邦椿.振动压路机压实机理的研究[J].建筑机械，2000,(3)：25-27.

[7]Duncan.nonlinear analysis of stress and strain in soil .J Soi1 Mech and Found .ASCE 1996(5).

[8]程耀东.机械振动学[M].浙江：浙江大学出版社，1988.