CN111042096A - 一种轻质土路基快速检测与评价方法 - Google Patents

一种轻质土路基快速检测与评价方法 Download PDF

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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00Investigation of foundation soil in situ

Abstract

本发明公开了一种轻质土路基快速检测与评价方法,首先根据轻质土路基的现场条件在路基中变间距布设声测管,选取最佳检测间距;再确定声测管布设组数,然后以路基断面形式为依据,在路基中以最佳检测间距布设声测管,获取各层路基的超声检测数据;接着在最上层路基进行取样,测试其无侧限抗压强度,并通过物理取样后留下的取样槽观测最上层路基是否存在裂缝,从而建立最上层路基的浇筑质量与超声检测结果的对应关系;最终对浇筑质量的进行评判。本发明为分层浇筑的轻质土路基提供了一种检测手段,适用于由于分层浇筑或分块浇筑而导致内部不便直接检测的路基或结构物。

Description

一种轻质土路基快速检测与评价方法
技术领域
本发明公开了一种轻质土路基快速检测与评价方法,涉及土木工程质量检测技术领域。
背景技术
轻质土路基在浇筑过程中,受施工质量和施工条件影响,可能会出现消泡、漏浆等现象,降低路基质量,对路基的力学性能和工程性能造成不同程度的影响。且路基在养护过程中,由于内部应力不均,温度过高等情况,可能导致路基内部存在裂缝等缺陷。
工程中验收分层浇筑的轻质土路基时,通常以路基表面的抗压强度和是否存在裂缝等缺陷作为验收标准,深层路基的浇筑质量仍缺乏有效的检测和评估方法。若不能准确获取路基的浇筑质量,将带来较大的工程隐患,因此,需要建立一种轻质土路基的快速检测与评价方法。
发明内容
本发明针对上述背景技术中的缺陷,提供一种轻质土路基的快速检测与评价方法,解决现有深层路基的浇筑质量仍缺乏有效的检测和评估方法的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:一种轻质土路基快速检测与评价方法,包括以下步骤:
在试验段轻质土路基上变间距布设试验声测管,根据试验声测管的超声试验数据选取检测段检测声测管组最佳检测间距;
建立检测声测管组布设组数与轻质土路基体积的标量映射关系;
建立检测声测管组布设方式与轻质土路基的矢量映射关系,确定检测声测管组布设方式,并在检测点布设检测声测管组以获取轻质土路基各层路基的超声检测数据;
在轻质土路基的最上层进行取样,测试样品无侧限抗压强度,并通过取样槽确定最上层路基内部是否存在裂缝等缺陷,确定最上层路基超声检测数据的低限值;并建立最上层路基抗压强度与波速的对应关系和波幅、主频的波动范围,用于计算其它层路基的抗压强度以及判断其波幅、主频是否在波动范围内;
再根据其它层路基的超声检测数据的检测值与低限值比较,判断其它层路基的质量是否合格。
在其它层路基质量合格的基础上,结合路基抗压强度以及波幅、主频是否在波动范围内判断其它层路基质量是否优良。
进一步的,轻质土路基上变间距布设试验声测管的规则如下:
对于长度方向不受限的条形路基,试验声测管沿条形路基长度方向采用直线形布置,声测管之间的间距L逐渐递增,且试验声测管之间变间距L的第一增量ΔL1按下式设计:
其中:h为单层路基浇筑厚度,n为路基层数;b为路基宽度;Lmax为声测管的最大布设间距,且Lmax≥2×h;Lmin为声测管的最小布设间距,且Lmin≤h;
对于长度方向不受限的矩形路基、类圆形路基,试验声测管采用螺旋形布置,确定最小布设间距Lmin后,在路基上选取一点作为中心O并布设一根声测管作为中心声测管,而后选取与中心O距离为Lmin处布设第1根声测管;第k根声测管与中心O的距离为Lmin+(k-1)×ΔL2,且以中心O为顶点,第k-1根声测管、中心O和第k根声测管连线形成的夹角为α;试验声测管之间变间距L的第二增量ΔL2按下式设计:
夹角α按下式设计:
α=25Lmin+5
进一步的,建立检测声测管布设组数kn与轻质土填筑体积V的标量映射关系具体方法为:
以1个检测点对应的2根检测声测管记为1组检测声测管组,以测试精度为导向推算缩尺系数CV,基于缩尺系数CV确定检测声测管组布设组数kn
确定缩尺系数CV
其中,π为圆周率;V为轻质土路基浇筑总体积,V为轻质土路基施工期的单次浇筑体积。
确定检测声测管布设组数kn
式中,CV为缩尺系数。
进一步的,声测管的最佳检测间距按下述规则确定:
对不同布设间距的声测管进行超声检测,同一间距超声检测5次,获取5组检测数据,分别计算波速、波幅和主频的标准差;标准差越小,表明超声试验数据的波动性越小,即超声检测效果越好;与此同时,测距越大,超声检测结果越具有代表性。根据超声检测结果,选取超声检测数据中满足波速标准差小于0.05,波幅标准差小于1.20,主频标准差小于0.50的最大声测管布设间距作为最佳检测间距。
进一步的,检测点的检测声测管布设方式按下述规则确定:
对于条形路基,检测声测管沿路基长度方向采用直线形布设,即每个检测点对应2根声测管之间的连线与路基长度方向同向,每组检测声测管之间按最佳检测间距布设。
对于矩形路基,检测声测管沿路基长度方向和宽度方向布设,即每个检测点对应2根检测声测管之间的连线与路基长度方向同向或与宽度方向同向,且每组检测声测管之间按最佳检测间距布设。
对于圆形路基,检测声测管沿路基直径方向和垂直路基直径方向交替布置,即每个检测点对应2根检测声测管之间的连线与路基直径方向同向或垂直路基直径方向,且每组检测声测管之间按最佳检测间距布设。
进一步的,最上层路基取样规则如下:
对于条形路基中布设的检测声测管,以路基宽度方向为x轴,以路基长度方向为y轴,以路基高度方向为z轴,建立直角坐标系,假设1组声测管中第1根声测管坐标为(x1,y1,z),第2根声测管的坐标为(x2,y2,z),则有:
记每个检测点对应2根声测管间取样数为i(i≥3),第1根检测声测管和第2根检测声测管间的第j个试块的取样坐标为(xj,yj,zj)(i≥j),则有:
其中:x1是条形路基中第1根声测管的横坐标;y1是条形路基中第1根声测管的纵坐标;z0是路基表面的高度;Lb1为条形路基最佳检测间距;
对于矩形路基或圆形路基,选取一点分别作为x轴和y轴,以路基高度方向为z轴,建立直角坐标系,假设1组声测管中第1根声测管坐标为(x11,y11,z),第2根声测管的坐标为(x22,y22,z),记1个检测点对应的2根检测声测管间取样数为p(p≥3),第1根声测管和第2根检测声测管间的第q个试块的取样坐标为(xq,yq,zq)(p≥q),则有:
其中:x11是矩形路基或圆形路基中第1根声测管的横坐标;x22是矩形路基或圆形路基中第2根声测管的横坐标;y11是矩形路基或圆形路基中第1根声测管的纵坐标;y22是矩形路基或圆形路基中第2根声测管的纵坐标;z0是路基表面的高度;Lb2为矩形路基或圆形路基最佳检测间距。
进一步的,建立检测点最上层路基波速与抗压强度的函数关系时,可选择线性函数、二次函数、幂函数、指数函数等。
进一步的,轻质土路基质量的评价包括以下规则:
当其它层路基检测的波速、波幅或主频小于低限值,轻质土路基质量为不合格;
当其它层路基检测的波速、波幅和主频均大于低限值,轻质土路基质量为合格;
当轻质土路基质量为合格,且轻质土路基抗压强度大于1.10倍轻质土路基的设计抗压强度,波幅、主频均处于波动范围内,轻质土路基质量为优秀;
当轻质土路基质量为合格,且轻质土路基抗压强度大于1.05倍轻质土路基的设计抗压强度,且波幅、主频均不小于波动范围的下限值,认为轻质土路基质量为良好。
进一步的,轻质土路基质量的评价包括以下规则:
当检测点其它层路基检测的波速小于波速低限值vd,波幅和主频均不小于低限值Ad和Fd时,判断路基质量不合格,且为抗压强度不合格,并通过抗压强度指标fun对抗压强度不合格路基的抗压强度进行评价,抗压强度指标fun按下式确定:
其中:vd是波速低限值;v是检测点的波速;
当fun≥0.85时,为一级不合格抗压强度,即路基进行修补后,满足抗压强度要求;当0.65≤fun<0.85时,为二级不合格抗压强度,即路基需局部挖除并重新浇筑;当fun<0.65,为三级不合格抗压强度,即路基需整段挖除并重新浇筑;
当检测点其它层路基波速小于波速低限值vd,波幅和主频小于低限值Ad和Fd时,判断路基质量不合格,且为内部存在裂缝缺陷,并通过缺陷指标mun对含缺陷路基的缺陷发展程度进行评价,缺陷指标mun按下式确定:
式中:Ad是波幅低限值;Fd是主频低限值;A是检测点的波幅;F是检测点的主频;
当mun≥0.80时,为一级内部缺陷,即路基进行修补后,满足质量要求;当0.60≤mun<0.80时,为二级内部缺陷,即路基需局部挖除并重新浇筑;当mun<0.60,为三级内部缺陷,即路基需整段挖除并重新浇筑。
进一步的,波幅和主频的波动范围:根据最上层路基浇筑质量合格时的波幅和主频数据,分别计算其平均值和标准差,波动范围的上限为平均值+2倍标准差,波动范围的下限为平均值-2倍标准差。
有益效果:
1.本发明为分层浇筑的轻质土路基提供了一种检测手段,适用于由于分层浇筑或分块浇筑而导致内部不便直接检测的路基或结构物。
2.本发明可对轻质土路基的质量进行快速检测与评价,并可获取轻质土路基质量的均匀性,以便及时对浇筑设备的调整以及后续施工提供指导。
3.根据本发明提供的技术手段,可利用在轻质土路基中布置声测管对轻质土路基进行多次检测,实现后续施工过程中对轻质土路基的长期动态监控。
附图说明
图1为条形路基确定最佳测距Lb1时的试验声测管布置示意图。
图2为矩形路基确定最佳测距Lb2时的试验声测管布置俯视图。
图3为类圆形路基确定最佳测距Lb2时的试验声测管布置俯视图。
图4为矩形路基确定检测点后的检测声测管布设形式俯视图。
图5为条形路基确定检测点后的检测声测管布设形式俯视图。
图6为类圆形路基确定检测点后的检测声测管布设形式俯视图。
图中:1-条形轻质土路基,2-声测管,3-检测点,4-矩形轻质土路基,5-中心声测管,6-类圆形轻质土路基。
具体实施方式
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种轻质土路基快速检测与评价方法,包括以下步骤:
在试验段轻质土路基上变间距布设试验声测管,确定声测管最佳检测间距;
建立检测声测管组布设组数与轻质土路基体积的标量映射关系;
建立检测声测管组布设方式与轻质土路基的矢量映射关系,确定检测声测管组布设方式,并在检测点布设检测声测管组以获取轻质土路基各层路基的超声检测数据;
在轻质土路基的最上层进行取样,所述样品为100mm×100mm×100mm的标准立方体试样;测试样品无侧限抗压强度,样品进行无侧限抗压强度试验时,加载设备的加载速率为0.2kN/s,并通过取样槽确定最上层路基内部是否存在裂缝等缺陷,并建立最上层路基抗压强度与波速的对应关系和波幅、主频的波动范围,用于计算其它层路基的抗压强度以及判断其波幅、主频是否在波动范围内;
再根据其它层路基的超声检测数据的检测值与低限值比较,判断路基的质量是否合格。
在路基质量合格的基础上,结合路基抗压强度以及波幅、主频是否在波动范围内判断轻质土路基质量是否优良。
进一步的,轻质土路基上变间距布设试验声测管的具体方法为:
如图1所示,对于长度方向不受限的条形路基,试验声测管沿条形路基长度方向采用直线形布置,声测管之间的间距L逐渐递增,且试验声测管之间变间距L的第一增量ΔL1按下式设计:
其中:h为单层路基浇筑厚度,n为路基层数;b为路基宽度;Lmax为声测管的最大布设间距,且Lmax≥2×h;Lmin为声测管的最小布设间距,且Lmin≤h;
如图2~3所示,对于长度方向不受限的矩形路基、类圆形路基,试验声测管采用螺旋形布置,确定最小布设间距Lmin后,在路基上选取一点作为中心O并布设一根声测管作为中心声测管,而后选取与中心O距离为Lmin处布设第1根声测管;第k根声测管与中心O的距离为Lmin+(k-1)×ΔL,且以中心O为顶点,第k-1根声测管、中心O和第k根声测管连线形成的夹角为α;试验声测管之间变间距L的第二增量ΔL2按下式设计:
夹角α按下式设计:
α=25Lmin+5
进一步的,确定声测管最佳检测间距的具体方法为:
对不同布设间距的声测管进行超声检测,同一间距超声检测5次,获取5组检测数据,分别计算波速、波幅和主频的标准差。标准差越小,表明超声试验数据的波动性越小,即超声检测效果越好。与此同时,测距越大,超声检测结果越具有代表性。根据超声检测结果,选取超声检测数据中满足波速标准差小于0.05,波幅标准差小于1.20,主频标准差小于0.50的最大声测管布设间距作为最佳检测间距。
进一步的,建立检测声测管布设组数kn与轻质土填筑体积V的标量映射关系具体方法为:
以1个检测点对应的2根检测声测管记为1组检测声测管组,以测试精度为导向推算缩尺系数CV,基于缩尺系数CV确定检测声测管组布设组数kn
确定缩尺系数CV
其中,π为圆周率;V为轻质土路基浇筑总体积,V为轻质土路基施工期的单次浇筑体积;
确定检测声测管布设组数kn
式中,CV为缩尺系数。
进一步的,检测点的检测声测管布设的具体方法为:
如图4所示,对于条形路基,检测声测管沿路基长度方向采用直线形布设,即每个检测点对应2根声测管之间的连线与路基长度方向同向,每组检测声测管之间按最佳检测间距布设;
如图5所示,对于矩形路基,检测声测管沿路基长度方向和宽度方向布设,即每个检测点对应2根检测声测管之间的连线与路基长度方向同向或与宽度方向同向,且每组检测声测管之间按最佳检测间距布设。
如图6所示,对于圆形路基,检测声测管沿路基直径方向和垂直路基直径方向交替布置,即每个检测点对应2根检测声测管之间的连线与路基直径方向同向或垂直路基直径方向,且每组检测声测管之间按最佳检测间距布设。
进一步的,最上层路基取样的具体方法为:
对于条形路基中布设的检测声测管,以路基宽度方向为x轴,以路基长度方向为y轴,以路基高度方向为z轴,建立直角坐标系,假设1组声测管中第1根声测管坐标为(x1,y1,z),第2根声测管的坐标为(x2,y2,z),则有:
记每个检测点对应2根声测管间取样数为i(i≥3),第1根检测声测管和第2根检测声测管间的第j个试块的取样坐标为(xj,yj,zj)(i≥j),则有:
其中:x1是条形路基中第1根声测管的横坐标;y1是条形路基中第1根声测管的纵坐标;z0是路基表面的高度;Lb1为条形路基最佳检测间距;
对于矩形路基或圆形路基,选取任意一点分别作为x轴和y轴,以路基高度方向为z轴,建立直角坐标系,假设1组声测管中第1根声测管坐标为(x11,y11,z),第2根声测管的坐标为(x22,y22,z),记1个检测点对应的2根检测声测管间取样数为p(p≥3),第1根声测管和第2根检测声测管间的第q个试块的取样坐标为(xq,yq,zq)(p≥q),则有:
其中:x11是矩形路基或圆形路基中第1根声测管的横坐标;x22是矩形路基或圆形路基中第2根声测管的横坐标;y11是矩形路基或圆形路基中第1根声测管的纵坐标;y22是矩形路基或圆形路基中第2根声测管的纵坐标;z0是路基表面的高度;Lb2为矩形路基或圆形路基最佳检测间距。
进一步的,建立检测点最上层路基波速与抗压强度的函数关系时,可选择线性函数、二次函数、幂函数、指数函数等。
进一步的,所述超声检测数据的低限值确定方法为:
所述超声检测数据包括波速、波幅和主频;
确定波速低限值vd
vd=0.95×vmin
其中:vmin为样品满足抗压强度要求时最上层路基对应的波速最小值;
确定波幅低限值Ad和主频低限值Fd
Ad=Aave×(1-Adr)
其中:Aave是最上层路基内部无裂缝时的波幅平均值;Adr是取样在抗压强度试验中出现裂缝后,波幅的平均衰减量;
Fd=Fave×(1-Fdr)
其中:Fave是最上层路基内部无裂缝时的主频平均值;Fdr是取样在抗压强度试验中出现裂缝后,主频的平均衰减量。
轻质土路基质量的评价包括以下规则:
当其它层路基检测的波速、波幅或主频小于低限值,轻质土路基质量为不合格;
当其它层路基检测的波速、波幅和主频均大于低限值,轻质土路基质量为合格;
当轻质土路基质量为合格,且轻质土路基抗压强度大于1.10倍轻质土路基的设计抗压强度,波幅、主频均处于波动范围内,轻质土路基质量为优秀;
当轻质土路基质量为合格,且轻质土路基抗压强度大于1.05倍轻质土路基的设计抗压强度,且波幅、主频均不小于波动范围的下限值,认为轻质土路基质量为良好。
当检测点其它层路基检测的波速小于波速低限值vd,波幅和主频均不小于低限值Ad和Fd时,判断路基质量不合格,且为抗压强度不合格,并通过抗压强度指标fun对抗压强度不合格路基的抗压强度进行评价,抗压强度指标fun按下式确定:
其中:vd是波速低限值;v是检测点的波速;
当fun≥0.85时,为一级不合格抗压强度,即路基进行修补后,满足抗压强度要求;当0.65≤fun<0.85时,为二级不合格抗压强度,即路基需局部挖除并重新浇筑;当fun<0.65,为三级不合格抗压强度,即路基需整段挖除并重新浇筑;
当检测点其它层路基波速小于波速低限值vd,波幅和主频小于低限值Ad和Fd时,判断路基质量不合格,且为内部存在裂缝缺陷,并通过缺陷指标mun对含缺陷路基的缺陷发展程度进行评价,缺陷指标mun按下式确定:
式中:Ad是波幅低限值;Fd是主频低限值;A是检测点的波幅;F是检测点的主频;
当mun≥0.80时,为一级内部缺陷,即路基进行修补后,满足质量要求;当0.60≤mun<0.80时,为二级内部缺陷,即路基需局部挖除并重新浇筑;当mun<0.60,为三级内部缺陷,即路基需整段挖除并重新浇筑。
波幅和主频的波动范围:根据最上层路基浇筑质量合格时的波幅和主频数据,分别计算其平均值和标准差,波动范围的上限为平均值+2倍标准差,波动范围的下限为平均值-2倍标准差。
实施例:
某道路工程采用轻质土作为路基填筑材料,设计抗压强度≥1.2MPa,路基填筑高度为1.2m。轻质土路基单次填筑面积为20.0×16.0m,单次填筑高度为0.4m,路基分下、中、上3层浇筑。轻质土的施工配合比如下表所示。
注:水泥采用海螺牌PO42.5普通硅酸盐水泥,发泡剂采用HTW-1型复合发泡剂,发泡剂稀释比为1:50。
首先,确定最佳检测间距Lb:该轻质土路基属于条形路基,为确定最佳检测间距Lb,在路基试验段一侧直线形埋设间距为0.4~1.0m、1.2m、1.5m和2.0m的声测管,设置3组平行试验。根据试验结果,检测间距L为0.8m时,超声检测效果最好。
然后,获取各层路基的检测数据:根据路基浇筑体积与声测管布设组数的映射关系,该路基需布设50组声测管。在依托工程中选取10个检测段落,编号为1~10。每个浇筑段设置5个检测点并埋设声测管,声测管的布设间距为0.8m。路基龄期为28d时,分别在路基高度的0.2m、0.6m、1.0m处进行超声检测,获取各层路基的检测数据。根据检测结果,所有检测点的波速在1.302km/s~1.397km/s范围内波动;波幅在94.28dB~101.25dB范围内波动,主频在24.46kHz~28.74kHz范围内波动。
再然后,确定最上层路基超声检测结果与浇筑质量的对应关系:在每个浇筑段的路基表面获取5个100mm×100mm×100mm的标准尺寸立方体试块,共50个试块,进行抗压强度试验以获取试验段最上层路基的抗压强度。另外,通过对试验段路基表面取样所留下的取样槽进行观测,判断试验段最上层路基内部是否存在裂缝、空洞等缺陷。根据试验结果,最上层路基抗压强度合格,且最上层路基内部无裂缝等缺陷存在;波速与路基抗压强度的函数关系为:f=0.089e1.988v(f为抗压强度,v为波速);波幅的波动范围为:94.89~101.57dB;波速的波动范围为:24.37~27.41kHz。
取波速最小值的95%作为低限值,即波速低限值为1.237km/s;采用路基的波幅平均值的80%作为波幅低限值,即波幅低限值为78.58dB;采用路基的主频平均值的86%作为主频低限值,即主频低限值为22.43kHz。
再然后,判断其它层路基浇筑质量是否合格:根据试验结果,中下层路基的10个浇筑段的波速、波幅和主频值均高于低限值,即抗压强度均合格,且路基内部无裂缝等缺陷存在。
最后,判断路基浇筑质量的优良性:根据试验结果,该30个浇筑质量等级中有28个为良好,2个为优秀,具有较好的一致性,表明该试验段路基浇筑质量较为稳定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轻质土路基快速检测与评价方法,其特征在于:包括以下步骤:
在试验段轻质土路基上变间距布设试验声测管,根据试验声测管的超声试验数据选取检测段检测声测管组最佳检测间距;
建立检测声测管组布设组数与轻质土路基体积的标量映射关系;
建立检测声测管组布设方式与轻质土路基的矢量映射关系,确定检测声测管组布设方式,并在检测点布设检测声测管组以获取轻质土路基各层路基的超声检测数据;
在轻质土路基的最上层进行取样,测试样品无侧限抗压强度,并通过取样槽确定最上层路基内部是否存在裂缝等缺陷,确定最上层路基超声检测数据的低限值;并建立最上层路基抗压强度与波速的对应关系和波幅、主频的波动范围,用于计算其它层路基的抗压强度以及判断其波幅、主频是否在波动范围内;
再根据其它层路基的超声检测数据的检测值与低限值比较,判断其它层路基的质量是否合格;
在其它层路基质量合格的基础上,结合路基抗压强度以及波幅、主频是否在波动范围内判断其它层轻质土路基质量是否优良。
2.根据权利要求1所述的一种轻质土路基快速检测与评价方法,其特征在于:轻质土路基上变间距布设试验声测管的规则如下:
对于长度方向不受限的条形路基,试验声测管沿条形路基长度方向采用直线形布置,声测管之间的间距L逐渐递增,且试验声测管之间变间距L的第一增量ΔL1按下式设计:
其中:h为单层路基浇筑厚度,n为路基层数;b为路基宽度;Lmax为声测管的最大布设间距,且Lmax≥2×h;Lmin为声测管的最小布设间距,且Lmin≤h;
对于长度方向不受限的矩形路基、类圆形路基,试验声测管采用螺旋形布置,确定最小布设间距Lmin后,在路基上选取一点作为中心O并布设一根声测管作为中心声测管,而后选取与中心O距离为Lmin处布设第1根声测管;第k根声测管与中心O的距离为Lmin+(k-1)×ΔL2,且以中心O为顶点,第k-1根声测管、中心O和第k根声测管连线形成的夹角为α;试验声测管之间的间距L的第二增量ΔL2按下式设计:
夹角α按下式设计:
α=25Lmin+5。
3.根据权利要求1所述的一种轻质土路基快速检测与评价方法,其特征在于:根据超声检测结果,选取超声检测数据中满足波速标准差小于0.05,波幅标准差小于1.20,主频标准差小于0.50的最大声测管布设间距作为最佳检测间距。
4.根据权利要求1所述的一种轻质土路基快速检测与评价方法,其特征在于:建立检测声测管布设组数kn与轻质土填筑体积V的标量映射关系具体方法为:
以1个检测点对应的2根检测声测管记为1组检测声测管组,以测试精度为导向推算缩尺系数CV,基于缩尺系数CV确定检测声测管组布设组数kn,确定缩尺系数CV
其中,π为圆周率;V为轻质土路基浇筑总体积,V为轻质土路基施工期的单次浇筑体积;
确定检测声测管布设组数kn
式中,CV为缩尺系数。
5.根据权利要求1所述的一种轻质土路基快速检测与评价方法,其特征在于:检测点的检测声测管布设方式按下述规则确定:
对于条形路基,检测声测管沿路基长度方向采用直线形布设,即每个检测点对应2根声测管之间的连线与路基长度方向同向,每组检测声测管之间按最佳检测间距布设;
对于矩形路基,检测声测管沿路基长度方向和宽度方向布设,即每个检测点对应2根检测声测管之间的连线与路基长度方向同向或与宽度方向同向,且每组检测声测管之间按最佳检测间距布设;
对于圆形路基,检测声测管沿路基直径方向和垂直路基直径方向交替布置,即每个检测点对应2根检测声测管之间的连线与路基直径方向同向或垂直路基直径方向,且每组检测声测管之间按最佳检测间距布设。
6.根据权利要求1所述的一种轻质土路基快速检测与评价方法,其特征在于:最上层路基取样规则如下:
对于条形路基中布设的检测声测管,以路基宽度方向为x轴,以路基长度方向为y轴,以路基高度方向为z轴,建立直角坐标系,假设1组声测管中第1根声测管坐标为(x1,y1,z),第2根声测管的坐标为(x2,y2,z),则有:
记每个检测点对应2根声测管间取样数为i(i≥3),第1根检测声测管和第2根检测声测管间的第j个试块的取样坐标为(xj,yj,zj)(i≥j),则有:
其中:x1是条形路基中第1根声测管的横坐标;y1是条形路基中第1根声测管的纵坐标;z0是路基表面的高度;Lb1为条形路基最佳检测间距;
对于矩形路基或圆形路基,在路基内选取一点分别作为x轴和y轴,以路基高度方向为z轴,建立直角坐标系,假设1组声测管中第1根声测管坐标为(x11,y11,z),第2根声测管的坐标为(x22,y22,z),记每个检测点对应的2根检测声测管间取样数为p(p≥3),第1根声测管和第2根检测声测管间的第q个试块的取样坐标为(xq,yq,zq)(p≥q),则有:
其中:x11是矩形路基或圆形路基中第1根声测管的横坐标;x22是矩形路基或圆形路基中第2根声测管的横坐标;y11是矩形路基或圆形路基中第1根声测管的纵坐标;y22是矩形路基或圆形路基中第2根声测管的纵坐标;z0是路基表面的高度;Lb2为矩形路基或圆形路基最佳检测间距。
7.根据权利要求1所述的一种轻质土路基快速检测与评价方法,其特征在于:所述超声检测数据的低限值确定方法如下:
所述超声检测数据包括波速、波幅和主频;
确定波速低限值vd
vd=0.95×vmin
其中:vmin为样品满足抗压强度要求时最上层路基对应的波速最小值;
确定波幅低限值Ad和主频低限值Fd
Ad=Aave×(1-Adr)
其中:Aave是最上层路基内部无裂缝时的波幅平均值;Adr是取样在抗压强度试验中出现裂缝后,波幅的平均衰减量;
Fd=Fave×(1-Fdr)
其中:Fave是最上层路基内部无裂缝时的主频平均值;Fdr是取样在抗压强度试验中出现裂缝后,主频的平均衰减量。
8.根据权利要求7所述的一种轻质土路基快速检测与评价方法,其特征在于:其它层轻质土路基质量的评价包括以下规则:
当其它层路基检测的波速、波幅或主频小于低限值时,轻质土路基质量为不合格;
当其它层路基检测的波速、波幅和主频均大于低限值,轻质土路基质量为合格;
当轻质土路基质量为合格,且轻质土路基抗压强度大于1.10倍轻质土路基的设计抗压强度,波幅、主频均处于波动范围内,轻质土路基质量为优秀;
当轻质土路基质量为合格,且轻质土路基抗压强度大于1.05倍轻质土路基的设计抗压强度,且波幅、主频均不小于波动范围的下限值,认为轻质土路基质量为良好。
9.根据权利要求7所述的一种轻质土路基快速检测与评价方法,其特征在于:轻质土路基质量的评价包括以下规则:
当检测点其它层路基检测的波速小于波速低限值vd,波幅和主频均不小于低限值Ad和Fd时,判断路基质量不合格,且为抗压强度不合格,并通过抗压强度指标fun对抗压强度不合格路基的抗压强度进行评价,抗压强度指标fun按下式确定:
其中:vd是波速低限值;v是检测点的波速;
当fun≥0.85时,为一级不合格抗压强度,即路基进行修补后,满足抗压强度要求;当0.65≤fun<0.85时,为二级不合格抗压强度,即路基需局部挖除并重新浇筑;当fun<0.65,为三级不合格抗压强度,即路基需整段挖除并重新浇筑;
当检测点其它层路基波速小于波速低限值vd,波幅和主频小于低限值Ad和Fd时,判断路基质量不合格,且为内部存在裂缝缺陷,并通过缺陷指标mun对含缺陷路基的缺陷发展程度进行评价,缺陷指标mun按下式确定:
式中:Ad是波幅低限值;Fd是主频低限值;A是检测点的波幅;F是检测点的主频;
当mun≥0.80时,为一级内部缺陷,即路基进行修补后,满足质量要求;当0.60≤mun<0.80时,为二级内部缺陷,即路基需局部挖除并重新浇筑;当mun<0.60,为三级内部缺陷,即路基需整段挖除并重新浇筑。
10.根据权利要求8所述的一种轻质土路基快速检测与评价方法,其特征在于:波幅和主频的波动范围:根据最上层路基浇筑质量合格时的波幅和主频数据,分别计算其平均值和标准差,波动范围的上限为平均值+2倍标准差,波动范围的下限为平均值-2倍标准差。
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