CN106251250A - 路基压实病害识别方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于道路工程施工技术领域，提供了一种路基压实病害识别方法及系统，该方法包括获取振动压路机产生的预定的激振力作用于目标土体后，在纵向上的加速度响应信息，对接收的加速度响应信息进行频谱分析，获取该加速度响应信息的频谱特征，根据加速度响应信息的频谱特征，以及预知的激振力的频谱特征，获取该激振力的激振力幅值，以及抗力的抗力幅值，根据激振力幅值和抗力幅值，确定目标土体连续压实度和目标土体的压实病害模式，并进行显示。本发明路基压实病害识别方法及系统，能够与施工工艺相适应，减少检测时长和对施工工序的影响，实时提供准确的压实结果，提高压实效率。

Description

路基压实病害识别方法及系统

技术领域

本发明涉及道路工程施工技术领域，具体涉及一种路基压实病害识别方法及系统。

背景技术

在我国交通建设领域，压实质量主要是由压实度指标来描述，还可以通过弯沉、模量指标来描述。控制压实质量的传统方法在压实质量控制方法上可分为：点式检测控制和工艺检测控制，具体见下表：

但是，我国交通建设领域控制压实质量的传统方法，在一定程度上已经不能适应我国交通建设高速、高效发展的现状，主要存在以下问题：

第一、传统的检测控制方法属于事后检测控制，基本上在碾压结束后进行，不能实时处理发现的问题；

第二、点式检测控制不仅花费时间较长，而且有的方法进行加载时需占用重型设备，干扰施工流程，甚至占用宝贵的施工时间；

第三、点式检测控制比较适合样本总体均匀的情况，当填料存在变异时，抽样点难以具有代表性，很难控制路基压实的均匀性；

第四、交通建设领域一般用灌砂法控制路基压实质量，通常耗时约为二十分钟，有的甚至达到四十分钟，这种方法不仅费时，而且检测频率普遍偏高，精度低，与现代施工机械和工艺不匹配，工作强度高，易产生失真数据，内业资料多，占用、消耗过多资源等问题；

第五、采用传统控制方法在发现个别检测点不满足要求时，难以界定重新碾压的范围，容易造成不必要的浪费。

如何让检测控制和施工工艺相适应，减少检测时长和对施工工序的影响，实时提供准确的压实结果，提高压实效率，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种路基压实病害识别方法及系统，能够与施工工艺相适应，减少检测时长和对施工工序的影响，实时提供准确的压实结果，提高压实效率。

第一方面，本发明提供一种路基压实病害识别方法，包括：

实时信息获取步骤：

移动端获取振动压路机产生的预定的激振力作用于目标土体后，在纵向上的加速度响应信息，以及实时获取振动压路机的位置信息和高程信息，并将加速度响应信息、位置信息和高程信息发送至服务器；

压实结果判断步骤：

服务器对接收的加速度响应信息进行频谱分析，获取该加速度响应信息的频谱特征；

服务器根据加速度响应信息的频谱特征，以及预知的激振力的频谱特征，获取该激振力的激振力幅值，以及抗力的抗力幅值；

服务器根据激振力幅值和抗力幅值，确定目标土体连续压实度；

服务器处理目标土体连续压实度，获得目标土体连续压实度的均值与方差，并与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定目标土体的压实病害模式；

服务器根据位置信息，确定目标土体的压实遍数；

服务器根据高程信息和压实遍数，确定目标土体的目标遍数；

压实结果发送及存储步骤：

服务器将目标土体的压实遍数、目标遍数、目标土体连续压实度和目标土体的压实病害模式发送至移动端；

服务器将接收的位置信息和高程信息，以及目标土体连续压实度、压实病害模式、压实遍数和目标遍数进行存储；

压实结果显示步骤：

移动端接收目标土体的压实病害模式，并根据目标土体的压实病害模式匹配不同的颜色，结合位置信息，形成病害分布图示，进行显示；

移动端接收目标土体连续压实度、目标土体的压实遍数和目标土体的目标遍数，进行显示，以及显示高程信息。

进一步地，将目标土体连续压实度的均值和方差，与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定目标土体的压实病害模式，具体包括：

目标土体连续压实度的均值小于第一阈值，且目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围内，则判定目标土体为填料含水率异常；

目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且目标土体连续压实度的变化频率大于频率阈值时，则判定目标土体为填料均匀度异常；

目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且目标土体连续压实度存在连续小于第二阈值的区域，则判断区域为压实薄弱区域，不同压实病害模式的数值范围包括第一阈值、预定标准差范围和第二阈值。

进一步地，在将目标土体连续压实度的均值和方差，与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定目标土体的压实病害模式时，该方法还包括：获取目标土体的历史连续压实度信息，根据历史连续压实度信息和目标土体连续压实度，确定目标土体的压实稳定性。

基于上述任意路基压实病害识别方法实施例，进一步地，在根据位置信息，确定目标土体的压实遍数之后，该方法还包括：根据高程信息和遍数信息，确定目标土体的压实厚度。

5、根据权利要求4路基压实病害识别方法，其特征在于，

在根据高程信息和遍数信息，确定目标土体的压实厚度之后，该方法还包括：根据位置信息和目标土体的压实厚度，确定目标土体的压实填方量。

第二方面，本发明提供一种路基压实病害识别系统，该系统包括实时信息获取子系统、压实结果判断子系统、压实结果发送及存储步骤子系统和压实结果显示子系统。实时信息获取子系统使移动端获取振动压路机产生的预定的激振力作用于目标土体后，在纵向上的加速度响应信息，以及实时获取振动压路机的位置信息和高程信息，并将加速度响应信息、位置信息和高程信息发送至服务器。

压实结果判断子系统使服务器对接收的加速度响应信息进行频谱分析，获取该加速度响应信息的频谱特征；使服务器根据加速度响应信息的频谱特征，以及预知的激振力的频谱特征，获取该激振力的激振力幅值，以及抗力的抗力幅值；使服务器根据激振力幅值和抗力幅值，确定目标土体连续压实度；还使服务器处理目标土体连续压实度，获得目标土体连续压实度的均值与方差，并与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定目标土体的压实病害模式；以及使服务器根据位置信息，确定目标土体的压实遍数，根据高程信息和压实遍数，确定目标土体的目标遍数。

压实结果发送及存储步骤子系统使服务器将目标土体的压实遍数、目标遍数、目标土体连续压实度和目标土体的压实病害模式发送至移动端；以及使服务器将接收的位置信息和高程信息，以及目标土体连续压实度、压实病害模式、压实遍数和目标遍数进行存储。

压实结果显示子系统使移动端接收目标土体的压实病害模式，并根据目标土体的压实病害模式匹配不同的颜色，结合位置信息，形成病害分布图示，进行显示；以及使移动端接收目标土体连续压实度、目标土体的压实遍数和目标土体的目标遍数，进行显示，以及显示高程信息。

进一步地，压实结果判断子系统在将目标土体连续压实度的均值和方差，与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定目标土体的压实病害模式时，具体用于：目标土体连续压实度的均值小于第一阈值，且目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围内，则判定目标土体为填料含水率异常；

目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且目标土体连续压实度的变化频率大于频率阈值时，则判定目标土体为填料均匀度异常；

目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且目标土体连续压实度存在连续小于第二阈值的区域，则判断区域为压实薄弱区域，不同压实病害模式的数值范围包括第一阈值、预定标准差范围和第二阈值。

进一步地，压实结果判断子系统还用于：获取目标土体的历史连续压实度信息，根据历史连续压实度信息和目标土体连续压实度，确定目标土体的压实稳定性。

基于上述任意路基压实病害识别系统实施例，进一步地，压实结果判断子系统还用于：根据位置信息和遍数信息，确定目标土体的压实厚度。

进一步地，压实结果判断子系统还用于：根据位置信息和目标土体的压实厚度，确定目标土体的压实填方量。

由上述技术方案可知，本发明路基压实病害识别方法及系统，在对目标土体的路基压实病害识别时，通过实时信息获取子系统获取振动压路机的加速度响应信息，并采用压实结果判断子系统对加速度响应信息进行频谱分析，根据抗力幅值和激振力幅值，计算出目标土体连续压实度。采用频谱分析，获取激振力和抗力的幅值，进而确定目标土体连续压实度。抗力与压实度的相关性强，能够提高目标土体连续压实度的可靠性和准确性。将目标土体连续压实度进行处理，确定其方差和均值，根据预先获取的不同压实病害模式的数值范围，确定目标土体的压实病害模式。采用该基压实病害识别方法及系统能够准确、快捷地确定出目标土体连续压实度，防干扰性强，不易失真。

并且，该基压实病害识别方法及系统还能够通过实时信息获取子系统获取目标土体的位置信息，压实结果判断子系统结合位置信息和目标土体连续压实度，即可确定不同压实病害的具体位置，方便工作人员进行工作路基病害处理，提高路基压实质量和工作效率。根据位置信息，该方法及系统还能够确定压实遍数，结合高程信息，确定目标土体进行需进行压实的目标遍数，方便工作人员进行现场作业。

该基压实病害识别方法及系统通过压实结果发送及存储步骤子系统将目标土体连续压实度和压实病害模式进行存储，并发送至压实结果显示子系统，使移动端进行显示，移动端还能够显示压实遍数、目标遍数，移动端实时向现场工作人员提供目标土体的压实结果，及时发现问题，并及时处理。并且，该基压实病害识别方法及系统能够匹配施工机械和工艺，无需加载重型设备，不干扰正常施工流程。

因此，本发明路基压实病害识别方法及系统能够与施工工艺相适应，减少检测时长和对施工工序的影响，实时提供准确的压实结果，提高压实效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1示出了本发明所提供一种路基压实病害识别方法流程图；

图2示出了本发明所提供一种抗力与加速度响应信息的关系图；

图3示出了本发明所提供一种抗力与干密度的关系图；

图4示出了本发明所提供的填料整体含水量过大的连续压实度波形图；

图5示出了本发明所提供的填料局部含水量过大的连续压实度波形图；

图6示出了本发明所提供的填料含水量正常的连续压实度波形图；

图7示出了本发明所提供的填料不均匀的连续压实度波形图；

图8示出了本发明所提供的填料均匀的连续压实度波形图；

图9示出了本发明所提供的薄弱区处理前的连续压实度波形图；

图10示出了本发明所提供的薄弱区处理后的连续压实度波形图；

图11示出了本发明所提供一种松散土质的加速度响应信息波形；

图12示出了本发明所提供一种稍密土质的加速度响应信息波形；

图13示出了本发明所提供一种密实土质的加速度响应信息波形；

图14示出了本发明所提供一种松散土质的加速度响应信息频谱特征图；

图15示出了本发明所提供一种稍密土质的加速度响应信息频谱特征图；

图16示出了本发明所提供一种密实土质的加速度响应信息频谱特征图；

图17示出了本发明所提供一种服务器结构示意图；

图18示出了本发明所提供一种路基压实病害识别系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

第一方面，本发明提供一种路基压实病害识别方法，结合图1，该路基压实病害识别方法包括：

实时信息获取步骤S1：

移动端获取振动压路机产生的预定的激振力作用于目标土体后，在纵向上的加速度响应信息，以及实时获取振动压路机的位置信息和高程信息，并将加速度响应信息、位置信息和高程信息发送至服务器；

压实结果判断步骤S2：

服务器对接收的加速度响应信息进行频谱分析，获取该加速度响应信息的频谱特征；

服务器根据加速度响应信息的频谱特征，以及预知的激振力的频谱特征，获取该激振力的激振力幅值，以及抗力的抗力幅值；

服务器根据激振力幅值和抗力幅值，确定目标土体连续压实度；

服务器处理目标土体连续压实度，获得目标土体连续压实度的均值与方差，并与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定目标土体的压实病害模式；

服务器根据位置信息，确定目标土体的压实遍数；

所述服务器根据所述高程信息和所述压实遍数，确定所述目标土体的目标遍数；

压实结果发送及存储步骤S3：

服务器将目标土体的压实遍数、目标遍数、目标土体连续压实度和目标土体的压实病害模式发送至移动端；

服务器将接收的位置信息和高程信息，以及目标土体连续压实度、压实病害模式、压实遍数和目标遍数进行存储；

压实结果显示步骤S4：

移动端接收目标土体的压实病害模式，并根据目标土体的压实病害模式匹配不同的颜色，结合位置信息，形成病害分布图示，进行显示；

移动端接收目标土体连续压实度、目标土体的压实遍数和目标土体的目标遍数，进行显示，以及显示高程信息。

由上述技术方案可知，本实施例路基压实病害识别方法，在对目标土体的路基压实病害识别时，通过获取振动压路机的加速度响应信息，并对加速度响应信息进行频谱分析，根据抗力幅值和激振力幅值，计算出目标土体连续压实度。采用频谱分析，获取激振力和抗力的幅值，进而确定目标土体连续压实度。结合图2，图2示出了抗力与加速度响应信息的关系图，其纵坐标为抗力的数值，横坐标为加速度响应信息的数值。从上图可以看出，路基产生的抗力和加速度响应信息呈线性正相关关系，相关系数为95.4％。结合图3，图3示出了抗力与干密度的关系图，其纵坐标为抗力的数值，横坐标为路基干密度的数值。从上图可以看出，路基产生的抗力和路基干密度成正相关关系，相关系数为85％。从而，抗力与压实度的相关性强，能够提高目标土体连续压实度的可靠性和准确性。

将目标土体连续压实度进行处理，确定其方差和均值，根据预先获取的不同压实病害模式的数值范围，确定目标土体的压实病害模式。采用该方法能够准确、快捷地确定出目标土体连续压实度，防干扰性强，不易失真。

并且，该方法还能够获取目标土体的位置信息，结合位置信息和目标土体连续压实度，即可确定不同压实病害的具体位置，方便工作人员进行工作路基病害处理，提高路基压实质量和工作效率。根据位置信息，该方法还能够确定压实遍数，结合高程信息，确定目标土体进行需进行压实的目标遍数，方便工作人员进行现场作业。

该方法采用服务器将目标土体连续压实度和压实病害模式进行存储，并发送至移动端进行显示，移动端还能够显示压实遍数、目标遍数，移动端实时向现场工作人员提供目标土体的压实结果，及时发现问题，并及时处理。并且，该方法能够匹配施工机械和工艺，无需加载重型设备，不干扰正常施工流程。

因此，本实施例路基压实病害识别方法能够与施工工艺相适应，减少检测时长和对施工工序的影响，实时提供准确的压实结果，提高压实效率。

为了进一步提高压实病害模式判定的准确性和有效性，本实施例路基压实病害识别方法通过数值对比，确定压实病害模式。在填料的含水率识别方面，具体如下：目标土体连续压实度的均值小于第一阈值，且目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围内，则判定目标土体为填料含水率异常。第一阈值可以是根据最佳含水率设置的，且预定标准差的范围可以是根据最佳含水率的最大标准差设置。若填料含水率不在最佳含水率附近，过高或过低都会使填料不易压实，达不到所要求的压实度，需要对填筑材料进行晾晒或洒水处理。例如，目标区域编号为A，设置振动压路机的速度为2.8千米每时,激振力的平均振动频率为32.6赫兹，经过多次碾压后计算的连续压实度还是很低。计算获得的连续压实度的平均值为5.22，标准差为2.6，具体详见下表：

结合图4，图4示出了该编号A区域填料整体含水量过大的连续压实度波形图，其纵坐标为该历程的每个目标土体测试点的连续压实度数值，横坐标为该历程的每个目标土体测试点的距离原点的距离。现场的工作人员可以找到对应的异常区域，核查原因为填料整体含水率过大，需进行晾晒处理，再碾压成型。

结合图5，图5示出了该编号A区域填料局部含水量过大的连续压实度波形图，其纵坐标为该历程的每个目标土体测试点的连续压实度数值，横坐标为该历程的每个目标土体测试点的距离原点的距离。若存在某点突然变小的情况，表明填料局部含水率过大，需进行翻晒或者换填料处理。

在对编号为A的目标区域，进行防晒处理后，设置振动压路机的速度为2.8千米每时,激振力的平均振动频率为32.6赫兹，计算连续压实度的平均值为14，标准差为3.3，具体详见下表：

结合图6，图6示出了该编号A填料含水量正常的连续压实度波形图，其纵坐标为该历程的每个目标土体测试点的连续压实度数值，横坐标为该历程的每个目标土体测试点的距离原点的距离。上述局部或整体填料进行防晒处理后，能够得到理想的连续压实度，且定位准确，提高现场作业效率。

在填料的均匀度识别方面，具体如下：目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且目标土体连续压实度的变化频率大于频率阈值时，则判定目标土体为填料均匀度异常。填料不均匀本质上说变更了填料，原有的施工工艺可能不再适合不均的填料，再使用原有施工工艺可能无法压实填料，造成压实度达不到设计要求。填料的不均匀、不一致也会造成路基后期的不均匀沉降。在压实工作在标准速度和振动频率下，连续压实度值突变升高或降低说明路基填料不匀均，且标准差大于5，此时需要对填筑材料进行。此时，预定标准差范围的最大值可以设置为5。若填料的均匀度不符合要求，需要去除填筑材料中的石块或异物。例如，目标区域编号为B，设置振动压路机的速度为2.8千米每时,激振力的平均振动频率为22.9赫兹。计算获得的连续压实度的平均值为19.4，标准差为12.4，具体详见下表：

结合图7，图7示出了该编号B区域填料不均匀的连续压实度波形图，其纵坐标为该历程的每个目标土体测试点的连续压实度数值，横坐标为该历程的每个目标土体测试点的距离原点的距离。现场的工作人员可以找到对应的异常区域，核查原因为填料中掺杂有不同粒径的石块，需挖出超粒径大石块和异物，再碾压成型。

在对编号为B的目标区域，去除超粒径大石块和异物后，设置振动压路机的速度为2.8千米每时,激振力的平均振动频率为22.9赫兹，计算连续压实度的平均值为24.1，标准差为2.9，具体详见下表：

结合图8，图8示出了该编号B填料均匀度正常的连续压实度波形图，其纵坐标为该历程的每个目标土体测试点的连续压实度数值，横坐标为该历程的每个目标土体测试点的距离原点的距离。填料中的石块或异物进行挖除后，能够得到理想的填料均匀度。

在填料的薄弱区识别方面，具体如下：目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且目标土体连续压实度存在连续小于第二阈值的区域，则判断区域为压实薄弱区域。薄弱区会导致路基在该区域后期沉降大的问题，需进行处理。薄弱区域是对路基面压实度较弱位置进行的客观描述，该方法通过不同的颜色对CMV值进行标识，如符合要求的区域设置为绿色，未达到要求的设置为蓝色，以此直观的反映当前整段路基的压实程度，使机手有针对性的进行补压处理，从而有效的避免了施工过程中人为因素造成的过压、欠压及漏压现象。通过补压，对于始终存在的薄弱区域应进行核实，分析原因并进行针对性处理。薄弱区域的确定，能够更科学的为常规土工检测选点提供参考信息，此举更好的提高路基压实质量的均匀性。

结合图9，图9示出了一种薄弱区的连续压实度波形图，其纵坐标为该历程的每个目标土体测试点的连续压实度数值，横坐标为该历程的每个目标土体测试点的距离原点的距离。工作人员进行现场核查，发现是由于翻浆现象导致，需进行翻开晾晒处理，再进行碾压。碾压处理后，结合图10，图10示出了该薄弱区处理后的连续压实度波形图，其纵坐标为该历程的每个目标土体测试点的连续压实度数值，横坐标为该历程的每个目标土体测试点的距离原点的距离在CMV波形图中也可以看到CMV突然变小，为薄弱区，需要进一步分析原因，有针对性的采取相应措施进行处理。，能够得到理想的填料均匀度。

同时，本实施例路基压实病害识别方法还能够识别路基压实的稳定性，压实不稳定会造成路基整体或局部的沉降。具体如下：获取目标土体的历史连续压实度信息，根据历史连续压实度信息和目标土体连续压实度，确定目标土体的压实稳定性。如果连续压实度值太小，且同轨迹相邻两遍连续压实度变化较大，说明路基还可以继续压实。如果经多次碾压变化很小了，但压实还低于目标连续压实度，说明需要对填料进行重新处理。

例如，在正常压实作业的路段随机划出一块区域，分三个车道，压实工艺如下：第一车道：弱振二遍，第二车道：弱振二遍强振二遍，第三车道：弱振二遍强振三遍。待压实完成后在各车道分别取灌砂值和连续压实度值，如下表：

	第一车道	第二车道	第三车道
					灌砂|CMV	灌砂|CMV	灌砂|CMV
一点	92.2|10.9	90.1|21.9	88.5|27.9
				二点	90.7|10.4	88.8|24.6	89.1|26.4
三点	91.8|10.1	91.7|26.5	88.6|25.8
				四点	91.3|9.7	83.1|24.7	79.3|29.8

从实验数据来看，灌砂值随着碾压遍数的增加压实度值有变小，连续压实度值(CMV)随着碾压遍数的增加，会不断增加。由于天热导致表层水份挥发较快造成的，由于是砂性土的特性，在强振三遍后表层出现松散的现象，所以用灌砂测试会出现，强振三遍不如弱振一遍好，但绝不意味着在此种材料下只需弱振一遍压实就算合格，弱振一遍虽然表面灌砂有明显提升了，但下层还是有很大的压实空间。将碾压工艺改为：弱振二遍、洒水闷、强振二遍、洒水闷、静压一遍，最终检测合格。采用本实施例为主进行施工工艺控制和管理，即能节省人、工、时，又能保证工程质量。

为了进一步提高现场作业效率，更全面监测施工质量，具体地，本实施例路基压实病害识别方法还能够进行毫米级厚度、沉降率分析、工作面积统计和填方量统计。在进行毫米级厚度分析时，根据高程信息和遍数信息，确定目标土体的压实厚度，即根据各层最后一遍毫米级的高程数据的差值，计算各层各区域的压实厚度。在进行毫米级沉降率分析时，根据当前层各点相邻遍数的实时高程数据的差值，计算碾压各遍各区域的沉降率。在进行工作面积统计时，根据位置信息，计算其工作面积。在进行填方量统计时，根据位置信息和目标土体的压实厚度，确定目标土体的压实填方量，再根据压实度计算填料总量。方便工作人员对现场工程质量的全面监测，确保路基压实质量。

同时，为了降低计算的复杂程度，简化计算过程，本实施例路基压实病害识别方法在计算连续压实度CMV值时，具体采用公式为：

CMV＝100*A1/A0

其中，CMV为连续压实度，A1为抗力的幅值，A0为激振力的幅值。结合图11～13，图11示出了一种松散土质的加速度响应信息波形，横坐标为测试时间，纵坐标加速度响应信息的幅值。图12示出了一种稍密土质的加速度响应信息波形，横坐标为测试时间，纵坐标加速度响应信息的幅值。图13示出了一种密实土质的加速度响应信息波形，横坐标为测试时间，纵坐标加速度响应信息的幅值。对各个波形进行傅里叶后，各频谱特征如图14～16所示，图14示出了一种松散土质的加速度响应信息频谱特征，横坐标为频率，纵坐标加速度响应信息的幅值。图15示出了一种稍密土质的加速度响应信息频谱特征，横坐标为频率，纵坐标加速度响应信息的幅值。图16示出了一种密实土质的加速度响应信息频谱特征，横坐标为频率，纵坐标加速度响应信息的幅值。根据上述计算公式即可获得不同土质的连续压实度。由于连续压实度CMV是计算A0与A1的比值，所以当振动压路机振动频率发生较小波动，如小于正负2赫兹时，对连续压实度CMV不会造成影响。

其中，为了有效降低服务器内部的温度，使电子元件运行在适宜温度范围内，以提高识别方法的数据处理效率和上述识别方法运行的稳定性，采用如下服务器结构，结合图17，服务器包括壳体1和PCB板2，PCB板2的第一面安装有电子元件22，PCB板2的第二面上方设置有冷却管路13，该冷却管路13与冷却用气体发生装置连通，电动阀门设置在冷却管路13上，该电动阀门的开口朝向电子元件22并使得喷出的冷却气流正对电子元件22；电动阀门的开口处还设有垂直于冷却气流的阀板15，阀板15的一端抵靠在弹簧23上，阀板15的另一端连接在电动阀门的开口上；弹簧23套设在滑动轴14上，滑动轴14的一端与阀板15固定连接，滑动轴14的另一端固定在弹簧支架19上，该弹簧支架19与冷却管路13固定连接；阀板15还固定连接有线圈安装体21，该线圈安装体21上设置有线圈17，该线圈17位于磁场中并串联于PCB板2的电路回路中。

当该电路回路中的线圈17不通电时，弹簧23挤压阀板15使得该电动阀门的开口为常闭状态，当该电路回路中的线圈17通电时，带电的线圈17在洛仑兹力的作用下推动阀板15挤压弹簧23，使得电动阀门的开口被打开，冷却气流喷出；当该电路回路的功率越大时，线圈17中的电流越大，线圈17受到的洛仑兹力也越大，从而增加阀板15对弹簧23的挤压幅度，提高开口出风量。该服务器的自冷却能力增强，实现了对于不同工作温度的电子元件的不同冷却效果，或对于同一电子元件，在不同温度时的不同冷却效果，从而提高了冷却用气体输入装置或冷却用气体发生装置在导入相同数量冷却用气体时的工作效率，提高了冷却能力，使电子元件运行在适宜温度范围内，提高数据处理效率。其中，冷却管路13的进气采用从壳体外进气的方式，具体说来，由冷却用气体进气装置进气，经过过滤装置12，再有冷却风扇11吹入到冷却管路13中，由排风口20排出。优选地，冷却用气体发生装置中储存液氮。采用液氮的方式进行冷却，不但气体温度很低，冷却能力强，而且不会产生空气冷却中的灰尘污染到电子元件表面，降低电子元件散热能力的问题。弹簧23是螺旋压缩弹簧，该弹簧用于推动阀板15，以使得出气口16关闭，还可以替换为螺旋拉伸弹簧和扭转弹簧。

第二方面，本发明提供一种路基压实病害识别系统，结合图18，该路基压实病害识别系统包括实时信息获取子系统181、压实结果判断子系统182、压实结果发送及存储子系统183和压实结果显示子系统184。实时信息获取子系统181使移动端获取振动压路机产生的预定的激振力作用于目标土体后，在纵向上的加速度响应信息，以及实时获取振动压路机的位置信息和高程信息，并将加速度响应信息、位置信息和高程信息发送至服务器。

压实结果判断子系统182使服务器对接收的加速度响应信息进行频谱分析，获取该加速度响应信息的频谱特征；使服务器根据加速度响应信息的频谱特征，以及预知的激振力的频谱特征，获取该激振力的激振力幅值，以及抗力的抗力幅值；使服务器根据激振力幅值和抗力幅值，确定目标土体连续压实度；还使服务器处理目标土体连续压实度，获得目标土体连续压实度的均值与方差，并与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定目标土体的压实病害模式；以及使服务器根据位置信息，确定目标土体的压实遍数，根据高程信息和压实遍数，确定目标土体的目标遍数。

压实结果发送及存储步骤子系统使服务器将目标土体的压实遍数、目标遍数、目标土体连续压实度和目标土体的压实病害模式发送至移动端；以及使服务器将接收的位置信息和高程信息，以及目标土体连续压实度、压实病害模式、压实遍数和目标遍数进行存储。

压实结果显示子系统184使移动端接收目标土体的压实病害模式，并根据目标土体的压实病害模式匹配不同的颜色，结合位置信息，形成病害分布图示，进行显示；以及使移动端接收目标土体连续压实度、目标土体的压实遍数和目标土体的目标遍数，进行显示，以及显示高程信息。

由上述技术方案可知，本实施例路基压实病害识别系统，在对目标土体的路基压实病害识别时，通过实时信息获取子系统181获取振动压路机的加速度响应信息，并采用压实结果判断子系统182对加速度响应信息进行频谱分析，根据抗力幅值和激振力幅值，计算出目标土体连续压实度。采用频谱分析，获取激振力和抗力的幅值，进而确定目标土体连续压实度。抗力与压实度的相关性强，能够提高目标土体连续压实度的可靠性和准确性。将目标土体连续压实度进行处理，确定其方差和均值，根据预先获取的不同压实病害模式的数值范围，确定目标土体的压实病害模式。采用该压实结果判断子系统182能够准确、快捷地确定出目标土体连续压实度，防干扰性强，不易失真。

并且，该系统还能够通过实时信息获取子系统181获取目标土体的位置信息，压实结果判断子系统182结合位置信息和目标土体连续压实度，即可确定不同压实病害的具体位置，方便工作人员进行工作路基病害处理，提高路基压实质量和工作效率。根据位置信息，该压实结果判断子系统182还能够确定压实遍数，结合高程信息，确定目标土体进行需进行压实的目标遍数，方便工作人员进行现场作业。

该系统通过压实结果发送及存储步骤子系统将目标土体连续压实度和压实病害模式进行存储，并发送至压实结果显示子系统184，使移动端进行显示，移动端还能够显示压实遍数、目标遍数，移动端实时向现场工作人员提供目标土体的压实结果，及时发现问题，并及时处理。并且，该系统能够匹配施工机械和工艺，无需加载重型设备，不干扰正常施工流程。

因此，本实施例路基压实病害识别系统能够与施工工艺相适应，减少检测时长和对施工工序的影响，实时提供准确的压实结果，提高压实效率。

为了进一步提高压实病害模式判定的准确性和有效性，压实结果判断子系统182通过数值对比，确定压实病害模式。在填料的含水率识别方面，压实结果判断子系统182具体用于：目标土体连续压实度的均值小于第一阈值，且目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围内，则判定目标土体为填料含水率异常。第一阈值可以是根据最佳含水率设置的，且预定标准差的范围可以是根据最佳含水率的最大标准差设置。若填料含水率不在最佳含水率附近，过高或过低都会使填料不易压实，达不到所要求的压实度，需要对填筑材料进行晾晒或洒水处理。若存在某点突然变小的情况，表明填料局部含水率过大，需进行翻晒或者换填料处理。

在填料的均匀度识别方面，压实结果判断子系统182具体如下：目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且目标土体连续压实度的变化频率大于频率阈值时，则判定目标土体为填料均匀度异常。填料不均匀本质上说变更了填料，原有的施工工艺可能不再适合不均的填料，再使用原有施工工艺可能无法压实填料，造成压实度达不到设计要求。填料的不均匀、不一致也会造成路基后期的不均匀沉降。现场的工作人员可以找到对应的异常区域，核查原因为填料中掺杂有不同粒径的石块，需挖出超粒径大石块和异物，再碾压成型。

在填料的薄弱区识别方面，压实结果判断子系统182具体如下：目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且目标土体连续压实度存在连续小于第二阈值的区域，则判断区域为压实薄弱区域。薄弱区会导致路基在该区域后期沉降大的问题，需进行处理。薄弱区域是对路基面压实度较弱位置进行的客观描述，该系统通过不同的颜色对CMV值进行标识，如符合要求的区域设置为绿色，未达到要求的设置为蓝色，以此直观的反映当前整段路基的压实程度，使机手有针对性的进行补压处理，从而有效的避免了施工过程中人为因素造成的过压、欠压及漏压现象。通过补压，对于始终存在的薄弱区域应进行核实，分析原因并进行针对性处理。薄弱区域的确定，能够更科学的为常规土工检测选点提供参考信息，此举更好的提高路基压实质量的均匀性。

同时，压实结果判断子系统182还能够识别路基压实的稳定性，压实不稳定会造成路基整体或局部的沉降。具体如下：获取目标土体的历史连续压实度信息，根据历史连续压实度信息和目标土体连续压实度，确定目标土体的压实稳定性。如果连续压实度值太小，且同轨迹相邻两遍连续压实度变化较大，说明路基还可以继续压实。如果经多次碾压变化很小了，但压实还低于目标连续压实度，说明需要对填料进行重新处理。采用本实施例为主进行施工工艺控制和管理，即能节省人、工、时，又能保证工程质量。

为了进一步提高现场作业效率，更全面监测施工质量，具体地，压实结果判断子系统182还能够进行毫米级厚度、沉降率分析、工作面积统计和填方量统计。在进行毫米级厚度分析时，根据高程信息和遍数信息，确定目标土体的压实厚度，即根据各层最后一遍毫米级的高程数据的差值，计算各层各区域的压实厚度。在进行毫米级沉降率分析时，根据当前层各点相邻遍数的实时高程数据的差值，计算碾压各遍各区域的沉降率。在进行工作面积统计时，根据位置信息，计算其工作面积。在进行填方量统计时，根据位置信息和目标土体的压实厚度，确定目标土体的压实填方量，再根据压实度计算填料总量。方便工作人员对现场工程质量的全面监测，确保路基压实质量。

同时，为了降低计算的复杂程度，简化计算过程，压实结果判断子系统182在计算连续压实度CMV值时，具体采用公式为：CMV＝100*A1/A0

其中，CMV为连续压实度，A1为抗力的幅值，A0为激振力的幅值。由于连续压实度CMV是计算A0与A1的比值，所以当振动压路机振动频率发生较小波动，如小于正负2赫兹时，对连续压实度CMV不会造成影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种路基压实病害识别方法，其特征在于，包括：

实时信息获取步骤：

移动端获取振动压路机产生的预定的激振力作用于目标土体后，在纵向上的加速度响应信息，以及实时获取所述振动压路机的位置信息和高程信息，并将所述加速度响应信息、所述位置信息和所述高程信息发送至服务器；

压实结果判断步骤：

所述服务器对接收的所述加速度响应信息进行频谱分析，获取该加速度响应信息的频谱特征；

所述服务器根据所述加速度响应信息的频谱特征，以及预知的所述激振力的频谱特征，获取该激振力的激振力幅值，以及抗力的抗力幅值；

所述服务器根据所述激振力幅值和所述抗力幅值，确定所述目标土体连续压实度；

所述服务器处理所述目标土体连续压实度，获得所述目标土体连续压实度的均值与方差，并与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定所述目标土体的压实病害模式；

所述服务器根据所述位置信息，确定所述目标土体的压实遍数；

所述服务器根据所述高程信息和所述压实遍数，确定所述目标土体的目标遍数；

压实结果发送及存储步骤：

所述服务器将所述目标土体的压实遍数、所述目标遍数、所述目标土体连续压实度和所述目标土体的压实病害模式发送至所述移动端；

所述服务器将接收的所述位置信息和所述高程信息，以及所述目标土体连续压实度、所述压实病害模式、所述压实遍数和所述目标遍数进行存储；

压实结果显示步骤：

所述移动端接收所述目标土体的压实病害模式，并根据所述目标土体的压实病害模式匹配不同的颜色，结合所述位置信息，形成病害分布图示，进行显示；

所述移动端接收所述目标土体连续压实度、所述目标土体的压实遍数和所述目标土体的目标遍数，进行显示，以及显示所述高程信息。

2.根据权利要求1所述路基压实病害识别方法，其特征在于，

所述将目标土体连续压实度的均值和方差，与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定目标土体的压实病害模式，具体包括：

所述目标土体连续压实度的均值小于第一阈值，且所述目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围内，则判定所述目标土体为填料含水率异常；

所述目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且所述目标土体连续压实度的变化频率大于频率阈值时，则判定所述目标土体为填料均匀度异常；

所述目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且所述目标土体连续压实度存在连续小于第二阈值的区域，则判断所述区域为压实薄弱区域，所述不同压实病害模式的数值范围包括所述第一阈值、所述预定标准差范围和所述第二阈值。

3.根据权利要求2所述路基压实病害识别方法，其特征在于，

在将目标土体连续压实度的均值和方差，与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定目标土体的压实病害模式时，该方法还包括：

获取所述目标土体的历史连续压实度信息，根据所述历史连续压实度信息和所述目标土体连续压实度，确定所述目标土体的压实稳定性。

4.根据权利要求1～3所述路基压实病害识别方法，其特征在于，

在根据所述位置信息，确定所述目标土体的压实遍数之后，该方法还包括：根据所述高程信息和所述遍数信息，确定所述目标土体的压实厚度。

5.根据权利要求4所述路基压实病害识别方法，其特征在于，

在根据所述高程信息和所述遍数信息，确定所述目标土体的压实厚度之后，该方法还包括：根据所述位置信息和所述目标土体的压实厚度，确定所述目标土体的压实填方量。

6.一种路基压实病害识别系统，其特征在于，包括：

实时信息获取子系统，使移动端获取振动压路机产生的预定的激振力作用于目标土体后，在纵向上的加速度响应信息，以及实时获取所述振动压路机的位置信息和高程信息，并将所述加速度响应信息、位置信息和所述高程信息发送至服务器；

压实结果判断子系统，使所述服务器对接收的所述加速度响应信息进行频谱分析，获取该加速度响应信息的频谱特征；使所述服务器根据所述加速度响应信息的频谱特征，以及预知的所述激振力的频谱特征，获取该激振力的激振力幅值，以及抗力的抗力幅值；使所述服务器根据所述激振力幅值和所述抗力幅值，确定所述目标土体连续压实度；还使所述服务器处理所述目标土体连续压实度，获得所述目标土体连续压实度的均值与方差，并与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定所述目标土体的压实病害模式；以及使所述服务器根据所述位置信息，确定所述目标土体的压实遍数，根据所述高程信息和所述压实遍数，确定所述目标土体的目标遍数；

压实结果发送及存储步骤子系统，使所述服务器将所述目标土体的压实遍数、所述目标遍数、所述目标土体连续压实度和所述目标土体的压实病害模式发送至所述移动端；以及使所述服务器将接收的所述位置信息和所述高程信息，以及所述目标土体连续压实度、所述压实病害模式、所述压实遍数和所述目标遍数进行存储；

压实结果显示子系统，使所述移动端接收所述目标土体的压实病害模式，并根据所述目标土体的压实病害模式匹配不同的颜色，结合所述位置信息，形成病害分布图示，进行显示；以及使所述移动端接收所述目标土体连续压实度、所述目标土体的压实遍数和所述目标土体的目标遍数，进行显示，以及显示所述高程信息。

7.根据权利要求6所述路基压实病害识别系统，其特征在于，

所述压实结果判断子系统在将目标土体连续压实度的均值和方差，与预获取的不同压实病害模式的数值范围对比，确定目标土体的压实病害模式时，具体用于：所述目标土体连续压实度的均值小于第一阈值，且所述目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围内，则判定所述目标土体为填料含水率异常；

所述目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且所述目标土体连续压实度的变化频率大于频率阈值时，则判定所述目标土体为填料均匀度异常；

所述目标土体连续压实度的标准差在预定标准差范围外，且所述目标土体连续压实度存在连续小于第二阈值的区域，则判断所述区域为压实薄弱区域，所述不同压实病害模式的数值范围包括所述第一阈值、所述预定标准差范围和所述第二阈值。

8.根据权利要求7所述路基压实病害识别系统，其特征在于，

所述压实结果判断子系统还用于：获取所述目标土体的历史连续压实度信息，根据所述历史连续压实度信息和所述目标土体连续压实度，确定所述目标土体的压实稳定性。

9.根据权利要求6～8所述路基压实病害识别系统，其特征在于，

所述压实结果判断子系统还用于：根据所述位置信息和所述遍数信息，确定所述目标土体的压实厚度。

10.根据权利要求9所述路基压实病害识别系统，其特征在于，

所述压实结果判断子系统还用于：根据所述位置信息和所述目标土体的压实厚度，确定所述目标土体的压实填方量。