CN109137648A - 预铺道砟道床压实度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基础压实度试验领域，具体涉及一种预铺道砟道床密度试验方法,其包括：对测试场地的测试面进行平板载荷试验，得出测试场地的测试面的地基系数K后，将地基系数K代入多项式回归方程式ρ＝AK²+BK+C得出压实密度ρ；其中多项式回归方程式通过以下步骤获得：对测试场地取多个样本进行平板载荷试验，得到地基系数K＝σ/S；对上述的样本同时采用灌水法和灌砂法试验，然后将两次试验的结果求取平均值，得到压实密度ρ；以地基系数K和压实密度ρ分别为横纵坐标建立坐标系，将各离散点进行线性拟合，得到多项式回归方程式。本发明可操作性高，外界影响因素较少，减小了量测试坑体积偏差较大，出现试验偏差的几率，加快了压实度试验的速度。

Description

预铺道砟道床压实度检测方法

技术领域

本发明涉及预铺道砟道床压实度试验领域，具体而言，涉及一种预铺道砟道床压实度检测方法。

背景技术

常用的检测方法有灌水法、灌砂法两种，对路基填料压实度检测较准确，但因道砟间空隙较大，且不规则，量测试坑体积有偏差：①压实度灌水法是在试坑上用塑料薄膜装水量取试坑体积，因塑料薄膜延展性问题，塑料膜不能充分填充试坑体积，造成试坑体积量测比实际略小，道床密度偏大；②灌砂法是在试坑上用细砂量取试坑体积，因细砂粒径较小，细砂可填充到试坑以外部位，造成试坑体积量测比实际略大，道床密度偏小。

发明内容

本发明旨在提供一种预铺道砟道床密度检测方法，以解决现有的灌水法、灌砂法压实度试验法量测试坑体积偏差较大，容易出现检测结果偏差的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种预铺道砟道床压实度检测方法：

对测试场地的测试面进行平板载荷试验，得出测试场地的测试面的地基系数K＝σ/S后，将地基系数K代入多项式回归方程式ρ＝AK2+BK+C得出压实密度ρ，且ρ为正数；

其中多项式回归方程式ρ＝AK2+BK+C通过以下步骤获得：

对测试场地取多个样本进行平板载荷试验，记录荷载强度σ和下沉量S，得到地基系数K＝σ/S；

对相应的测试场地取多个样本进行常规压实度试验，同一样本同时采用灌水法和灌砂法试验，然后对同一样本两次试验的结果求取平均值，该平均值即为所述多项式回归方程式中的压实密度ρ；

根据平板载荷试验结果和压实度试验结果，以所述地基系数K和所述压实密度ρ分别为横纵坐标建立坐标系，将各个所述样本在坐标系中以点表示，然后将各离散点进行线性拟合，得到多项式回归方程式ρ＝AK2+BK+C，其中A、B和C均为常数。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述的多项式回归方程式ρ＝AK2+BK+C的回归系数接近于1。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述载荷板的直径大于等于测试场地填料粒径的四倍。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述样本的数量大于等于20个。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述的平板载荷试验步骤包括：

将所述载荷板与所述测试面贴合，将反力装置对应安装于载荷板上方，所述反力装置的支撑点置于所述载荷板外部，且远离所述载荷板，在所述载荷板与所述反力装置之间设置千斤顶，使所述千斤顶两端分别紧贴所述载荷板和所述反力装置，并在所述载荷板附近安装用于测量下沉量的位移计；

利用所述千斤顶以一定的增量逐级加载荷载，待下沉量稳定后，记录最终的荷载σ和并读取所述位移计上的下沉量S，并代入K＝σ/S计算得到地基系数K。

在本发明的一种实施例中，进一步地，在所述载荷板与所述测试面之间铺设柔性的填充剂，以填充所述载荷板与所述测试面之间的间隙。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述位移计的数量多个，多个所述位移计以所述载荷板圆心为中心对称设置。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述千斤顶靠近所述载荷板的一端设置有连接板，所述连接板与所述千斤顶球键连接。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述反力装置的支撑点设置有滚轮。

在本发明的一种实施例中，进一步地，所述支撑点为对称设置的四个，其中两个相邻的支撑点设置滚轮，与两个支撑点相对的一边设置有用于连接车辆尾部的挂钩。

本发明的有益效果包括：

本发明通过在测试场地取多个样本取样，分别进行平板载荷试验和压实度常规试验，得出每个场地样本对应的压实密度ρ和地基系数K，通过对同一样本同时进行不同方法的压实度常规试验，取试验结果的平均数作为压实密度ρ，大大降低单一试验对试验结果的影响误差，将多组压实密度ρ和地基系数K进行线性拟合，得出相对于该测试场地条件具有普适性的多项式回归方程，从而可以在之后的试验中，仅需对测试场地进行平板载荷试验，在得到相应的地基系数K后，将地基系数K代入上述多项式回归方程即可得到大于0的压实密度ρ。

与常规的压实度试验相比，平板载荷试验受外界因素影响较少，且操作相对简单、快捷，先通过试验得出地基系数K与压实密度ρ的多项式关系，利用不同的常规压实度试验方法取得误差影响较小的压实密度ρ值，之后配合多项式回归方程，可以在测试面进行一次平板载荷试验得到地基系数K和压实密度ρ两个试验结果，相对于常规的压实度试验的方式，本发明使压实度试验步骤更简单、可操作性更高，外界影响因素较少，减小了出现试验偏差的几率，加快了压实度试验进度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的压实度试验方法流程图；

图2为本发明实施例提供的平板载荷试验方法流程图；

图3为本发明实施例提供的平板载荷试验的装置结构图；

图4为本发明实施例提供的多项式回归方程趋势图。

图标：100-测试面；200-载荷板；300-反力装置；400-支撑点；500-千斤顶；600-位移计。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

本发明旨在提供一种预铺道砟道床密度检测方法，以解决现有的灌水法、灌砂法压实度试验法量测试坑体积偏差较大，容易出现检测结果偏差的问题。

请参照附图1，本发明提供的压实度试验方法的主要包括：

采集样本数据：

首先对测试场地取多个样本进行平板载荷试验，记录荷载强度σ_i和下沉量S_i，得到地基系数K_i＝σ_i/S_i，为载荷板200的直径；

同时，对相应的测试场地取多个样本进行常规压实度试验，同一样本同时采用多种压实度试验方法并采集数据，本实施例中对同一样本同时采用灌水法、灌砂法进行试验，计算其结果平均值作为压实密度ρ_i并对应记录。

处理样本数据：

根据平板载荷试验结果和压实度试验结果，将各离散点线性拟合，得到多项式回归方程式ρ_i＝AK_i ²+BK_i+C，该方程式用于表达该测试场地的地基系数与压实密度的关系，其中A、B、C为常数。需要说明的是，多项式回归是线性拟合的一种方式，多项式回归方程式是线性方程式的一种。上述多项式回归方程式的回归系数接近于1，本实施例中限定回归系数在0.9～1.0之间，若回归系数不在此范围内，则重新采集样本数据并重复上述步骤。

试验并求得测试面100的压实密度：

该多项式回归方程式ρ_i＝AK_i ²+BK_i+C适用于该测试场地的其余待测试面100，需要测试其中一个测试面100时，仅需对该测试面100进行平板载荷试验，得出该测试面100的地基系数K后，将地基系数K代入所述多项式回归方程式ρ_i＝AK_i ²+BK_i+C得出压实密度ρ,ρ的值取大于0的常数。

为减少其他外界因素影响，一般在同一测试场地选择样本和测试面100，本实施例中，样本与测试面100均为同一条铁路轨道的预铺道床。

其中，样本进行常规的压实度试验，本实施例中采用灌水法和灌砂法，灌水法和灌砂法的实施方法在此不再详述。

其中，样本的平板载荷试验与测试面100的平板载荷试验相同。请参照附图2，平板载荷试验的实施方法如下：

1.若测试场地的测试面不够平整，则先平整测试场地，然后将载荷板200平放于测试面100，使载荷板200与测试面100良好接触。

为了保证载荷板200与测试面100良好接触，平整场地后，先在测试面100铺设柔性的填充剂，然后将载荷板200平放于填充剂上，转动载荷板200并击打载荷板200排出空气，从而使载荷板200与测试面100完全接触。本实施例中，柔性的填充剂为石膏腻子，载荷板200表面涂抹防止石膏腻子粘附的油膜。

值得注意的是，经过长期的试验，当测试场地的填料粒径过大时，平板载荷试验的结果偏差较大，一般来说，载荷板200的直径应大于等于四倍填料粒径。本实施例中场地填料的粒径小于等于75mm，采用直径为300mm的载荷板200。

2.接着，请参照附图3，将反力装置300置于载荷板200上方，反力装置300的支撑点400置于载荷板200外部，且远离载荷板200。

上述的反力装置300为固定于测试面100附近、具有较大质量的装置，用于提供向测试面100加载的反作用力，反力装置300的重力应大于预计要加载的最大荷载。为了避免影响试验结果，反力装置300的支撑点400应当与载荷板200具有一定距离，本实施例中，反力装置300与载荷板200之间的距离大于1.0m。

为了进一步方便沿预铺道床进行移动检测，所述反力装置300的支撑点400设置有滚轮。

为了使反力装置300在使用时能够稳固，又能方便沿预铺道床移动，所述支撑点400为对称设置的四个，其中两个相邻的支撑点400设置滚轮，与两个支撑点400相对的一边设置有用于连接车辆尾部的挂钩。

3.然后，请参照附图3，将千斤顶500置于载荷板200与反力装置300之间，使千斤顶500两端分别紧贴载荷板200和反力装置300。

为了在测试面100为斜坡时也能很好的受力，且千斤顶500保持垂直不倾斜，千斤顶500靠近载荷板200的一端设置连接板，连接板与千斤顶500球键连接，连接板抵住载荷板，千斤顶500的另一端抵住反力装置300，通过球键铰接，千斤顶500的伸缩杆能够保持垂直。

4.请参照附图3，载荷板200附近安装用于测量下沉量的位移计600，为了避免偏差，位移计600的数量多个，多个位移计600以载荷板200圆心为中心对称设置。

本实施例中的位移计600为百分表，载荷板200附近安装百分表架，为避免结果受影响，百分表架距离载荷板2001.0m以外，百分表固定于百分表架，如附图3，百分表的测杆垂直接触载荷板200的表面。

5.最后利用千斤顶500以一定的增量逐级加载荷载，待下沉量稳定后，记录最终的荷载和并读取位移计600上的下沉量，得到地基系数K。

本实施例中，为了稳固载荷板200，预先加0.04MPa荷载，30s后卸除荷载，然后等待30s后，将百分表读数调至零或读取百分表读数作为下沉量的起始读数。

然后再以0.04MPa的增量，逐级加载。每增加一级荷载，1min的沉降量不大于该级荷载产生的沉降量的1％时，读取荷载强度和下沉量读数，然后增加下一级荷载，每级荷载的稳定时间不得少于3min。当总下沉量超过规定的基准值1.25mm，且加载级数至少5级时，或者，荷载强度大于设计标准对应荷载值的1.3倍，且加载级数至少5级时，或者荷载强度达到地基屈服点时，可以终止试验，并记录最终荷载和最大下沉量。

本实施例中对20个样本进行了数据采集，具体数据如下：

将压实密度ρ和地基系数K建模并进行回归分析，将上述的数据进行线性拟合，得到横坐标为压实密度ρ_i，纵坐标为地基系数K_i的趋势图，即附图4中所示，并得到其多项式回归方程为：

ρ＝-9×10^-6K²+6.1×10³K+1.009，本多项式回归方程式的回归系数为0.99，回归系数接近于1，并在0.9～1.0之间，该多项式回归方程的可靠性较高。

由于对两个变量建模进行回归分析，属于现有的统计学数理分析方法，本实施例中不再详述其拟合过程。

得到该测试场地的压实密度ρ与地基系数K的多项式回归方程后，可以在需要进行压实度试验的测试面100依照前述的方法，进行平板载荷试验，得到地基系数K后，将地基系数K代入多项式回归方程

ρ＝-9×10^-6K²+6.1×10³K+1.009，求得压实密度ρ。

本实施例中在铁路轨道的预铺道床随机选择了20个测试面100进行了平板载荷试验，其平板载荷试验得到的地基系数K值和求得的压实密度ρ值如下：

测点i	地基系数K<sub>i</sub>(MPa/m)	压实密度ρ<sub>i</sub>(g/cm<sup>3</sup>)
			1	133	1.66
2	132	1.66
			3	168	1.78
4	120	1.61
			5	117	1.60
6	144	1.70
			7	121	1.62
8	179	1.81
			9	115	1.59
10	152	1.73
			11	134	1.66
12	127	1.64
			13	116	1.60
14	128	1.64
			15	163	1.76
16	125	1.63
			17	147	1.71
18	164	1.77
			19	153	1.73
20	189	1.84

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预铺道砟道床压实度检测方法，其特征在于：

对测试场地的测试面进行平板载荷试验，得出测试场地的测试面的地基系数K＝σ/S后，将地基系数K代入多项式回归方程式ρ＝AK²+BK+C得出压实密度ρ，且ρ为正数；

其中多项式回归方程式ρ＝AK2+BK+C通过以下步骤获得：

对测试场地取多个样本进行平板载荷试验，记录荷载强度σ和下沉量S，得到地基系数K＝σ/S；

对相应的测试场地取多个样本进行常规压实度试验，同一样本同时采用灌水法和灌砂法试验，然后对同一样本两次试验的结果求取平均值，该平均值即为所述多项式回归方程式中的压实密度ρ；

根据平板载荷试验结果和压实度试验结果，以所述地基系数K和所述压实密度ρ分别为横纵坐标建立坐标系，将各个所述样本在坐标系中以点表示，然后将各离散点进行线性拟合，得到多项式回归方程式ρ＝AK2+BK+C，其中A、B和C均为常数。

2.根据权利要求1所述的预铺道砟道床压实度检测方法，其特征在于，所述的多项式回归方程式ρ＝AK2+BK+C的回归系数接近于1。

3.根据权利要求1所述的预铺道砟道床压实度检测方法，其特征在于：所述载荷板的直径大于等于测试场地填料粒径的四倍。

4.根据权利要求1所述的预铺道砟道床压实度检测方法，其特征在于，所述样本的数量大于等于20个。

5.根据权利要求2所述的预铺道砟道床压实度检测方法，其特征在于：所述的平板载荷试验步骤包括：

将所述载荷板与所述测试面贴合，将反力装置对应安装于载荷板上方，所述反力装置的支撑点置于所述载荷板外部，且远离所述载荷板，在所述载荷板与所述反力装置之间设置千斤顶，使所述千斤顶两端分别紧贴所述载荷板和所述反力装置，并在所述载荷板附近安装用于测量下沉量的位移计；

利用所述千斤顶以一定的增量逐级加载荷载，待下沉量稳定后，记录最终的荷载σ和并读取所述位移计上的下沉量S，并代入K＝σ/S计算得到地基系数K。

6.根据权利要求5所述的预铺道砟道床压实度检测方法，其特征在于：在所述载荷板与所述测试面之间铺设柔性的填充剂，以填充所述载荷板与所述测试面之间的间隙。

7.根据权利要求5所述的预铺道砟道床压实度检测方法，其特征在于：所述位移计的数量多个，多个所述位移计以所述载荷板圆心为中心对称设置。

8.根据权利要求5所述的预铺道砟道床压实度检测方法，其特征在于：所述千斤顶靠近所述载荷板的一端设置有连接板，所述连接板与所述千斤顶球键连接。

9.根据权利要求5所述的预铺道砟道床压实度检测方法，其特征在于：所述反力装置的支撑点设置有滚轮。

10.根据权利要求5所述的预铺道砟道床压实度检测方法，其特征在于：所述支撑点为对称设置的四个，其中两个相邻的支撑点设置滚轮，与两个支撑点相对的一边设置有用于连接车辆尾部的挂钩。