CN113174918B - 一种路基横向压实度与均匀度的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种路基横向压实度与均匀度的检测方法，包括：在对待压实路基进行压实之前，判断是否能获取第一线性回归方程K＝aFSE+b和第二线性回归方程s＝cIn+d，式中K为横向压实度，FSE为被压实层反力的合力，s为横向压实度均匀性参数，In为横向均匀度指标；若是，则获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；在对待压实路基进行压实的过程中，获取压路机的加速度信息；根据计算规则和加速度信息，计算得到被压实层反力的合力和被压实层的横向均匀度指标；根据被压实层反力的合力和第一线性回归方程确定待压实路基的横向压实度，并根据被压实层的横向均匀度指标和第二线性回归方程确定待压实路基的横向压实度均匀性参数。本发明可以实时检测路基的横向压实度与均匀度。
Description
技术领域
本发明属于道路工程施工技术领域，尤其涉及一种路基横向压实度与均匀度的检测方法。
背景技术
振动压实是路基填筑施工的核心工序之一，其原理是通过压实机械(压路机)等对松铺的路基填料做功，从而提高被压实层的密实程度。良好的压实需要使被压实层的整体强度和刚度达到要求以防止路基失稳和产生过大的变形，另一方面还需要保证压实范围内的压实均匀性，以防止由于强度或刚度不均匀而产生局部垮塌和沉陷，造成路面不平顺，威胁形成安全性和舒适性。传统的压实质量检测与评定采用行业标准《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》(JTG F80/1-2017)中规定的灌砂法、水袋法或蜡封法。传统方法的优点是准确度高，但缺点是传统方法的检测是抽样进行的，属于“点”控制和“事后”控制，难以实现过程控制和全面控制，容易出现欠压、漏压和过压现象，采用抽检方法获得的压实度不能全面反映压实质量。此外施工过程中需要开展密集的压实度检测，人力物力成本巨大。为解决上述问题，近年来连续压实技术逐渐应用在公路路基压实中，其原理是通过建立压路机振动加速度与压实度的相关关系，从而通过检测加速度响应间接反映路基压实程度。但截至目前，此类技术仍存在着无法反映振动轮横向范围内压实度和压实均匀性的缺陷，亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种路基横向压实度与均匀度的检测方法，可以实时检测路基的横向压实度与均匀度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种路基横向压实度与均匀度的检测方法，包括以下步骤：
在对待压实路基进行压实之前，判断是否能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程，其中第一线性回归方程为K＝aFSE+b，第二线性回归方程为s＝cIn+d，式中K为横向压实度，FSE为被压实层反力的合力，s为横向压实度均匀性参数，In为横向均匀度指标；
若是，则获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
在对待压实路基进行压实的过程中，实时获取压路机的加速度信息，加速度信息包括压路机振动轮的第一线加速度和第一角加速度，以及压路机车架的第二线加速度和第二角加速度；
基于获取的加速度信息，根据预设的计算规则，计算得到被压实层反力的合力和被压实层的横向均匀度指标；
根据计算得到的被压实层反力的合力和第一线性回归方程，确定待压实路基的横向压实度，并根据计算得到的被压实层的横向均匀度指标和第二线性回归方程，确定待压实路基的横向压实度均匀性参数。
进一步地，判断是否能获取获取第一线性回归方程和第二线性回归方程的步骤包括：
在待压实路基上进行预设的标定实验，标定实验的过程如下：
从待压实路基中选择多段实验路段，在每个实验路段上确定多组取样点，每组取样点包括以实验路段长度方向的中心线为对称轴对称设置的两个取样点；
先对每个实验路段采用压路机静压1遍，然后通过压路机分别采用不同的激振力对多段实验路段进行碾压，并在碾压过程中，实时获取压路机的加速度信息，并将压路机振动轮位于每组取样点位置上时获取的加速度信息记为目标加速度信息；
基于获取的目标加速度信息，根据预设的计算规则，计算得到每个取样点处被压实层反力的合力，以及得到每组取样点处被压实层的横向均匀度指标；
检测每个取样点的压实度，以多个取样点处被压实层反力的合力为横坐标，对应多个取样点的压实度为纵坐标作图，进行线性回归分析，得到第一线性回归方程K＝aFSE+b及回归参数a、b和
基于每个取样点的压实度，根据预设计算公式计算每组取样点处被压实层的横向压实度均匀性参数，以多组取样点中每组取样点处被压实层的横向均匀度指标为横坐标，对应多组取样点中每组取样点处被压实层的横向压实度均匀性参数为纵坐标作图，进行线性回归分析，得到第二线性回归方程s＝cIn+d及回归参数c、d和
判定
和
是否大于预设阈值；
若是，则判断可以获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
若否，则判断不能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程。
进一步地，预设的计算规则包括以下步骤：
根据公式(1)和公式(2)计算压路机车架反力的合力和合力矩：
FVAL+FVAR＝mVAy″VAO-mVAg (1)
FVALxVAL+FVARxVAR＝IVAOθ″AVO (2)
其中，FVAL+FVAR为压路机车架反力的合力，mVA为车架的质量，y″VAO为获取的压路机车架的第二线加速度，g为重力加速度，FVALxVAL+FVARxVAR为压路机车架反力的合力矩，IVAO为车架的转动惯量，θ″AVO为获取的压路机车架的第二角加速度；
根据公式(3)计算压路机激振力：
其中，FEX为压路机激振力，mEX为压路机激振装置的质量，eEX为压路机激振装置的竖向偏心距，wEX为压路机激振装置的角速度；
根据公式(4)和公式(5)计算压路机振动轮质心处的第三线加速度和第三角加速度：
y″o＝y″AS-θ″ASxAS (4)
θ″O＝θ″AS (5)
其中，y″o为第三线加速度，y″AS为获取的压路机振动轮的第一线加速度，θ″AS为获取的压路机振动轮的第一角加速度，xAS为设置在压路机振动轮上的加速度传感器的偏心距；
根据公式(6)和公式(7)计算被压实层反力的合力和合力矩：
FSE＝FEX+mOg-(FVAL+FVAR)-moy″o (6)
FSExSE＝FEXxEX-(FVALxVAL+FVARxVAR)-IOθ″O (7)
其中，FSE为被压实层反力的合力，mO为振动轮的质量，FSExSE为被压实层反力的合力矩，xEX为压路机激振装置的横向偏心距，IO为振动轮的转动惯量；
根据公式(8)计算被压实层的横向均匀度指标：
进一步地，根据预设计算公式计算每组取样点处被压实层的横向压实度均匀性参数的步骤中：
预设计算公式为
其中，s为横向压实度均匀性参数，K1和K2分别同一组取样点内两个取样点处的压实度。
进一步地，判断可以获取第一线性回归方程和第二线性回归方程的步骤之后，方法还包括：
获取待压实路基的路基填料信息，路基填料信息包括路基填料类型；
将路基填料信息和第一线性回归方程及第二线性回归方程关联保存在预设的数据库中；
判断不能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程的步骤之后，方法还包括：
获取待压实路基的路基填料信息；
将路基填料信息保存在预设的数据库中。
进一步地，判断是否能获取获取第一线性回归方程和第二线性回归方程的步骤包括：
获取待压实路基的路基填料信息，判断数据库中是否存在与获取的路基填料信息对应的第一回归方程和第二回归方程；
若存在，则判断可以获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
若不存在，则判断数据库中是否存在路基填料信息；
若存在，则判断不能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
若不存在，则执行在待压实路基上进行预设的标定实验的步骤。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：在压路机对带压实路基压实的过程中，可以实时检测路基的横向压实度与横向压实均匀性参数，用横向压实均匀性参数反映待压实路基的被压实层的横向均匀度，从而能快速地提供数据，准确地指导现场施工，供施工方及时做出改进措施，实现路基压实过程控制和全面控制，避免出现欠压、漏压和过压现象，提高施工质量，并且无需在施工过程中开展密集的压实度检测，避免了施工现场采用传统路基压实度检测方法检测频率大、检测速度慢、检测结果迟缓进而影响工程进度的问题，减小人力物力成本。
附图说明
图1为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法的步骤流程图；
图2为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法中在实验路段确定取样点的示意图；
图3为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法中压路机振动轮的摇摆状态示意图；
图4为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法中在振动机上建立坐标系的示意图；
图5为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法中横向压实度和被压实层反力的合力之间的线性回归关系图；
图6为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法中横向压实均匀性参数和横向均匀度指标之间的线性回归关系图。
图中，1-实验路段，2-取样点，3-压路机的振动轮，4-压路机的车架，5-第一加速度传感器，6-水平线。
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作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。同时，在本发明的描述中，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。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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。
请参阅图1，图1为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法的步骤流程图。
一种路基横向压实度与均匀度的检测方法，包括以下步骤：
S1、在对待压实路基进行压实之前，判断是否能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程，其中第一线性回归方程为K＝aFSE+b，第二线性回归方程为s＝cIn+d，式中K为压实度，FSE为被压实层反力的合力，s为横向压实度均匀性参数，In为横向均匀度指标；
S2、若是，则获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
S3、在对待压实路基进行压实的过程中，实时获取压路机的加速度信息，加速度信息包括压路机振动轮的第一线加速度和第一角加速度，以及压路机车架的第二线加速度和第二角加速度；
S4、基于获取的加速度信息，根据预设的计算规则，计算得到被压实层反力的合力和被压实层的横向均匀度指标；
S5、根据计算得到的被压实层反力的合力和第一线性回归方程，确定待压实路基的横向压实度，并根据计算得到的被压实层的横向均匀度指标和第二线性回归方程，确定待压实路基的横向压实度均匀性参数。
在上述步骤S1中，待压实路基一般包括地基以及设置地基上的路基填料，然后通过压路机的振动轮施加激振力对路基填料进行压实，从而将路基填料压实为被压实层，形成路基。而由于采用的路基填料的不同，被压实层反力与被压实层的压实度不一定呈相关关系，因此需要先判断在该待压实路基上，是否可以获取第一线性回归方程和第二线性回归方程，第一线性回归方程为K＝aFSE+b，是否可以获取第一线性回归方程即判断被压实层反力的合力与横向压实度之间是否为线性相关，第二线性回归方向为s＝cIn+d，是否可以获取第二线性回归方程即判断横向压实度均匀性参数与横向均匀度指标是否为线性相关。在本实施例中，以压路机前进方向为纵向，以碾压轮迹的宽度方向为横向，在压路机对待压实路基压实后，以碾压轮迹长度方向的中心线为分界线，将碾压轮迹分为左幅和右幅，即将被压实层均分为左幅和右幅，横向压实度均匀性参数反映被压实层左幅与右幅的压实均匀性；横向均匀度指标用来反映被压实层左幅与右幅压实度的不均匀程度。
进一步地，在步骤S1中，判断是否能获取获取第一线性回归方程和第二线性回归方程的步骤包括：
S11、从待压实路基中选择多段实验路段，在每个实验路段上确定多组取样点，每组取样点包括以实验路段长度方向的中心线为对称轴对称设置的两个取样点；
S12、先对每个实验路段采用压路机静压1遍，然后通过压路机分别采用不同的激振力对多段实验路段进行碾压，并在碾压过程中，实时获取压路机的加速度信息，并将压路机振动轮位于每组取样点位置上时获取的加速度信息记为目标加速度信息；
S13、基于获取的目标加速度信息，根据预设的计算规则，计算得到每个取样点处被压实层反力的合力，以及得到每组取样点处被压实层的横向均匀度指标；
S14、检测每个取样点的压实度，以多个取样点处被压实层反力的合力为横坐标，对应多个取样点的压实度为纵坐标作图，进行线性回归分析，得到第一线性回归方程K＝aFSE+b及回归参数a、b和
S15、基于每个取样点的压实度，根据预设计算公式计算每组取样点处被压实层的横向压实度均匀性参数，以多组取样点中每组取样点处被压实层的横向均匀度指标为横坐标，对应多组取样点中每组取样点处被压实层的横向压实度均匀性参数为纵坐标作图，进行线性回归分析，得到第二线性回归方程s＝cIn+d及回归参数c、d和
S16、判定
和
是否大于预设阈值；
S17、若是，则判断可以获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
S18、若否，则判断不能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程。
请结合参阅图2，图2为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法中在实验路段确定取样点的示意图。在上述步骤S11中，选择实验路段的数量至少大于3，多段实验路段可以是依次连接的，也可以是间隔设置，在本实施例中，选择依次连接的3段实验路段，分别为第一实验路段、第二实验路段和第三实验路段，实验路段的宽度与压路机振动轮的长度基本一致。然后在每个实验路段上确定多组取样点，如在每个实验路段上确定3组取样点，每组取样点包括以实验路段长度方向的中心线为对称轴对称设置的两个取样点，即在每个实验路段上确定6个取样点，3段实验路段共有9组取样点，即18个取样点。进一步地，对于每个实验路段，实验路段以其长度方向的中心线为分界，分为左路段和右路段，左路段上的多个取样点沿左路段长度方向的中心线等间距设置，右路段上的多个取样点沿右路段长度方向的中心线等间距设置。
请结合参阅图3，图3为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法中压路机振动轮的摇摆状态示意图。在上述步骤S12中，确定取样点之后，对于每个实验路段先采用压路机静压1遍，然后采用压路机对多个实验路段分别采用不同的激振力进行碾压。如在本实施例中，压路机分别采用弱、中、强3种不同的激振力对第一实验路段、第二实验路段和第三实验路段进行碾压。由于压实作业面不平顺，被压实层横向刚度不均匀是普遍存在的情况，因此振动轮的运动状态不是简单的竖直平动，还存在转动分量，即存在角速度与角加速度，振动轮的运动状态为摇摆振动，即振动轮的运动状态为向其左侧倾斜或向其右侧倾斜。因此在碾压之前，预先在压路机振动轮的一侧设置第一加速度传感器，在压路机车架的质心位置设置第二加速度传感器，压路机车架为压路机除振动轮以外的其余结构。从而可以在碾压过程中，通过第一加速度传感器实时获取压路机振动轮的第一线加速度和第一角加速度，以及通过第二加速度传感器实时获取压路机车架的第二线加速度和第二角加速度，以得到加速度信息，并且将压路机振动轮位于每组取样点位置上时获取的加速度信息记为目标加速度信息。
在上述步骤S13中，根据获取的目标加速度信息和预设的计算规则，计算得到每个取样点处被压实层反力的合力，被压实层反力的合力即压实层给振动轮的每一个接触点的反力的合力，从而得到18个取样点处被压实层反力的合力，且每组取样点中两个取样点处的被压实层反力的合力相同。以及根据获取的目标加速度信息和预设的计算规则计算得到每组取样点处被压实层的横向均匀度指标，即压路机振动轮处于每组取样点上时，该时刻被压实层的横向均匀度指标，得到9组取样点处被压实层的横向均匀度指标。
进一步地，在步骤S13中，预设计算规则包括以下步骤：
S131、根据公式(1)和公式(2)计算压路机车架反力的合力和合力矩：
FVAL+FVAR＝mVAy″VAO-mVAg (1)
FVALxVAL+FVARxVAR＝IVAOθ″AVO (2)
其中，FVAL+FVAR为压路机车架反力的合力，mVA为车架的质量，y″VAO为获取的压路机车架的第二线加速度，g为重力加速度，FVALxVAL+FVARxVAR为压路机车架反力的合力矩，IVAO为车架的转动惯量，θ″AVO为获取的压路机车架的第二角加速度；
S132、根据公式(3)计算压路机激振力：
其中，FEX为压路机激振力，mEX为压路机激振装置的质量，eEX为压路机激振装置的竖向偏心距，wEX为压路机激振装置的角速度；
S133、根据公式(4)和公式(5)计算压路机振动轮质心处的第三线加速度和第三角加速度：
y″o＝y″AS-θ″ASxAS (4)
θ″I＝θ″AS (5)
其中，y″o为第三线加速度，y″AS为获取的压路机振动轮的第一线加速度，θ″AS为获取的压路机振动轮的第一角加速度，xAS为设置在压路机振动轮上的加速度传感器的偏心距；
S134、根据公式(6)和公式(7)计算被压实层反力的合力和合力矩：
FSE＝FEX+mOg-(FVAL+FVAR)-moy″o (6)
FSExSE＝FExxEX-(FVALxVAL+FVARxVAR)-IOθ″O (7)
其中，FSE为被压实层反力的合力，mO为振动轮的质量，FSExSE为被压实层反力的合力矩，xEX为压路机激振装置的横向偏心距，IO为振动轮的转动惯量；
S135、根据公式(8)计算被压实层的横向均匀度指标：
请结合参阅图4，图4为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法中在振动机上建立坐标系的示意图。在上述步骤S131至步骤S135中，由于振动轮的运动状态为摇摆振动，因此在本实施例中，以振动轮质心为原点建立直角坐标系，y轴以竖直向上为正方向，x轴以指向第一加速度传感器的方向为正方向，横向压实范围内的被压实层以其长度方向的中心线为分界，分为左幅和右幅。计算压路机车架反力的合力和合力矩时，以车架为隔离体，根据车架的振动平衡方程进行计算，即根据公式(1)计算压路机车架反力的合力，根据公式(2)计算压路机车架反力的合力矩，车架的质量mVA和车架的转动惯量IVAO为压路机的出厂参数，为已知量，g为重力加速度，取9.81m/s2。然后根据公式(3)计算压路机激振力，压路机激振装置的质量mEX和压路机激振装置的竖向偏心距eEX为压路机出厂参数，为已知量，压路机激振装置的角速度wEX为施工现场设置，为已知量。由几何关系得到公式(4)和公式(5)，根据公式(4)计算压路机振动轮质心处的第三线加速度，根据公式(5)计算压路机振动轮质心处的第三角加速度，设置在振动轮上的加速度传感器的偏心距xAS可通过现场测量或根据振动轮设计尺寸计算得到。计算被压实层反力的合力和合力矩时，以振动轮为隔离体，根据振动轮的振动平衡方程计算，即根据公式(6)计算被压实层反力的合力，根据公式(7)计算被压实层反力的合力矩，振动轮的质量mO、压路机激振装置的横向偏心距xEX和振动轮的转动惯量I0为压路机出厂参数，为已知量。最后根据根据公式(8)计算被压实层的横向均匀度指标。
请结合参阅图5，图5为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法中压实度和被压实层反力的合力之间的线性回归关系图。在上述步骤S14中，按照相关土工试验标准中的方法，如在取样点处进行常规灌砂法或灌水法检测压实度，得到18个取样点处的压实度，然后以18个取样点处被压实层反力的合力为横坐标，对应18个取样点的压实度为纵坐标作图，根据图形进行线性回归分析，得到第一线性回归方程K＝aFSE+b及回归参数a、b和
为判定系数。
请结合参阅图6，图6为本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法中压实均匀性参数和横向均匀度指标之间的线性回归关系图。在上述步骤S15中，基于每个取样点的压实度，根据预设计算公式计算每组取样点处被压实层的压实度均匀性参数，即计算每组取样点内两个取样点的压实均匀性参数。具体地，预设计算公式为
其中，s为压实度均匀性参数，K1和K2分别同一组取样点内两个取样点处的压实度，由步骤S14得到，计算后得到9组取样点处被压实层的横向压实度均匀性参数。然后以9组取样点中每组取样点处被压实层的横向均匀度指标为横坐标，对应9组取样点中每组取样点处被压实层的横向压实度均匀性参数为纵坐标作图，进行线性回归分析，得到第二线性回归方程s＝cIn+d及回归参数c、d和
为判定系数。
在上述步骤S16中，判定
和
是否大于预设阈值，预设阈值可以根据自行设定，在本实施例中，将预设阈值设定为0.7，即判断
是否大于0.7，若是，则表明压实度与被压实层反力的合力成强相关关系，第一线性回归方程可以使用，以及判断
是否大于0.7，若是，则表明横向压实度均匀性参数与横向均匀度指标成强相关关系，第二线性回归方程可以使用。
在上述步骤S17中，
和
均大于预设阈值，则表示通过标定实验得到的第一线性回归方程和第二线性回归方程可以使用，可以根据第一线性回归方程和第二线性回归方程进行计算，因此判断可以获取标定实验得到的第一线性回归方程和第二线性回归方程。
在上述步骤S18中，若
或
小于等于预设阈值，则表示通过标定实验的第一线性回归方程或第二线性回归方程不可使用，不能根据第一线性回归方程和第二线性回归方程进行计算，因此判断不能获取标定实验得到的第一线性回归方程和第二线性回归方程。
进一步地，判断可以获取第一线性回归方程和第二线性回归方程的步骤之后，方法还包括：
S17a、获取待压实路基的路基填料信息，路基填料信息包括路基填料类型；
S17b、将路基填料信息和第一线性回归方程及第二线性回归方程关联保存在预设的数据库中。
判断不能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程度步骤之后，方法还包括：
S18a、获取待压实路基的路基填料信息；
S18b、将路基填料信息保存在预设的数据库中。
在上述步骤S17a和S17b中，根据现场待压实路基的情况，可以得到路基填料类型，即可以得到路基填料信息，路基填料类型根据相关工程规范划分的填料类型，同一类型的填料工程特性具有相似性。然后将路基填料信息与第一线性回归方程和第二线性回归方程关联保存在预设的数据库中，以后需要其他待压实路基时，若该其他待压实路基的路基填料与本工程待压实路基的路基填料相同时，可以在数据库中得到相应的第一线性回归方程和第二线性回归方程。
在上述步骤S18a和S18b中，根据现场待压实路基的情况，可以得到路基填料名称，即可以得到路基填料信息，然后将路基填料信息保存在预设的数据库中，以后需要其他待压实路基时，若该其他待压实路基的路基填料与本工程待压实路基的路基填料相同时，在数据库中找到路基填料信息且该路基填料信息没有对应的第一线性回归方程和第二线性回归方程，即表示该路基填料不能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程。
进一步地，在步骤S1中，判断是否能获取获取第一线性回归方程和第二线性回归方程的步骤包括：
S19、获取待压实路基的路基填料信息，判断数据库中是否存在与获取的路基填料信息对应的第一回归方程和第二回归方程；
S110、若存在，则判断可以获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
S111、若不存在，则判断数据库中是否存在路基填料信息；
S112、若存在，则判断不能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
S112、若不存在，则执行在待压实路基上进行预设的标定实验的步骤。
在上述步骤S19至步骤S111中，判断预设的数据库中是否存在与待压实路基的路基填料信息对应的第一线性回归方程和第二线性回归方程，若数据库中存在该路基填料信息对应的第一线性回归方程和第二线性回归方程，则说明之前的压实工程中有采用相同路基填料的待压实路基，并且得到了路基填料信息对应的第一线性回归方程和第二线性回归方程，那么这次就可以直接在数据库中根据路基填料信息获取第一线性回归方程和第二线性回归方程，无需再次进行标定试验，节省成本。若数据库中不存在路基填料信息对应的第一线性回归方程和第二线性回归方程，则判断数据库中是否存在路基填料信息，若数据库中不存在路基填料信息，则说明没有对包含该路基填料信息的待压实路基进行标定实验，则执行在待压实路基上进行预设的标定实验；若数据库中存在路基填料信息，则说明之前对包含该路基填料信息的待压实路基进行过标定实验，实验的结果是该路基填料信息不能获取对应的第一线性回归方程和第二线性回归方程。
在上述步骤S2中，获取第一线性回归方程和第二线性回归方程，用于后续计算。
在上述步骤S3中，预先在压路机的振动轮一侧设置第一加速度传感器，在压路机的车架的质心位置设置第二加速度传感器，在压路机对待压实路基进行压实的过程中，通过第一加速度传感器获取压路机振动轮的第一线加速度和第一角加速度，通过第二加速度传感器获取压路机车架的第二线加速度和第二角加速度，以得到压路机的加速度信息。
在上述步骤S4中，基于获取的加速度信息和预设的计算规则，计算得到被压实层反力的合力和被压实层的横向均匀度指标，预设的计算规则为步骤S131至步骤S135，在此不再赘述。
在上述步骤S5中，因此在本实施例中，将通过预设的计算规则得到的被压实层反力的合力代入第一线性回归方程中，可以在压实的过程中实时确定待压实路基的横向压实度，并根据计算得到的被压实层的横向均匀度指标和第二线性回归方程，可以在压实的过程中，实时确定确定待压实路基的横向压实度均匀性参数，从而可以实时检测路基的横向压实度与横向压实均匀性参数，用横向压实均匀性参数反映待压实路基的被压实层的横向均匀度，为被压实层的横向均匀性提供了依据。在实际的压实作业中，作业面不平顺，压实层横向刚度不均匀，因此振动轮的运动状态不是简单的竖直平动，还存在转动分量，即存在角速度与角加速度，其运动状态为摇摆振动，此时，振动轮横向范围内各点的振动响应情况就不再相同，安装在振动轮一侧的加速度传感器只能反映其所在的那一点的振动加速度，无法代表整个横向压实范围的振动响应，从而造成显著的误差。本发明路基横向压实度与均匀度的检测方法考虑了压路机振动轮在作业过程中的摇摆振动状态，可以校正连续压实过程中振动轮横向摇摆振动对压实度的影响，使得计算的压实度更加科学准确。同时压路机每运行到一个位置，就可以得到一个横向压实度与横向压实度均匀性参数，这样沿着待压实路基施工，可得到路基不同位置的横向压实度与横向压实度均匀性参数，通过这些参数可以进一步反应路基的纵向压实度。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：在压路机对带压实路基压实的过程中，可以实时检测路基的横向压实度与横向压实均匀性参数，用横向压实均匀性参数反映待压实路基的被压实层的横向均匀度，从而能快速地提供数据，准确地指导现场施工，供施工方及时做出改进措施，实现路基压实过程控制层和全面控制，避免出现欠压、漏压和过压现象，提高施工质量，并且无需在施工过程中开展密集的压实度检测，避免了施工现场采用传统路基压实度检测方法检测频率大、检测速度慢、检测结果迟缓进而影响工程进度的问题，减小人力物力成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种路基横向压实度与均匀度的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
在对待压实路基进行压实之前，判断是否能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程，其中第一线性回归方程为
，第二线性回归方程为
，式中K为横向压实度，
为被压实层反力的合力，s为横向压实度均匀性参数，
为横向均匀度指标；
若是，则获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
在对待压实路基进行压实的过程中，实时获取压路机的加速度信息，所述加速度信息包括压路机振动轮的第一线加速度和第一角加速度，以及压路机车架的第二线加速度和第二角加速度；
基于获取的加速度信息，根据预设的计算规则，计算得到被压实层反力的合力和被压实层的横向均匀度指标；
根据计算得到的被压实层反力的合力和第一线性回归方程，确定待压实路基的横向压实度，并根据计算得到的被压实层的横向均匀度指标和第二线性回归方程，确定待压实路基的横向压实度均匀性参数；
其中，所述判断是否能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程的步骤包括：
在待压实路基上进行预设的标定实验，所述标定实验的过程如下：
从待压实路基中选择多段实验路段，在每个实验路段上确定多组取样点，每组取样点包括以实验路段长度方向的中心线为对称轴对称设置的两个取样点；
先对每个实验路段采用压路机静压1遍，然后通过压路机分别采用不同的激振力对多段实验路段进行碾压，并在碾压过程中，实时获取压路机的加速度信息，并将压路机振动轮位于每组取样点位置上时获取的加速度信息记为目标加速度信息；
基于获取的目标加速度信息，根据预设的计算规则，计算得到每个取样点处被压实层反力的合力，以及得到每组取样点处被压实层的横向均匀度指标；
检测每个取样点的压实度，以多个取样点处被压实层反力的合力为横坐标，对应多个取样点的压实度为纵坐标作图，进行线性回归分析，得到第一线性回归方程
及回归参数a、b和
；
基于每个取样点的压实度，根据预设计算公式
计算每组取样点处被压实层的横向压实度均匀性参数，以多组取样点中每组取样点处被压实层的横向均匀度指标为横坐标，对应多组取样点中每组取样点处被压实层的横向压实度均匀性参数为纵坐标作图，进行线性回归分析，得到第二线性回归方程
及回归参数c、d和
，其中，s为横向压实度均匀性参数，
和
分别同一组取样点内两个取样点处的压实度；
判定
和
是否大于预设阈值；
若是，则判断可以获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
若否，则判断不能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
其中，所述预设的计算规则包括以下步骤：
根据公式（1）和公式（2）计算压路机车架反力的合力和合力矩：
其中，
为压路机车架反力的合力，
为车架的质量，
为获取的压路机车架的第二线加速度，
为重力加速度，
为压路机车架反力的合力矩，
为车架的转动惯量，
为获取的压路机车架的第二角加速度；
根据公式（3）计算压路机激振力：
其中，
为压路机激振力，
为压路机激振装置的质量，
为压路机激振装置的竖向偏心距，
为压路机激振装置的角速度；
根据公式（4）和公式（5）计算压路机振动轮质心处的第三线加速度和第三角加速度：
其中，
为第三线加速度，
为获取的压路机振动轮的第一线加速度，
为获取的压路机振动轮的第一角加速度，
为设置在压路机振动轮上的加速度传感器的偏心距；
根据公式（6）和公式（7）计算被压实层反力的合力和合力矩：
其中，
为被压实层反力的合力，
为振动轮的质量，
为被压实层反力的合力矩，
为压路机激振装置的横向偏心距，
为振动轮的转动惯量；
根据公式（8）计算被压实层的横向均匀度指标：
2.根据权利要求1所述的路基横向压实度与均匀度的检测方法，其特征在于，所述判断可以获取第一线性回归方程和第二线性回归方程的步骤之后，所述方法还包括：
获取待压实路基的路基填料信息，所述路基填料信息包括路基填料类型；
将路基填料信息和第一线性回归方程及第二线性回归方程关联保存在预设的数据库中；
所述判断不能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程的步骤之后，所述方法还包括：
获取待压实路基的路基填料信息；
将路基填料信息保存在预设的数据库中。
3.根据权利要求2所述的路基横向压实度与均匀度的检测方法，其特征在于，所述判断是否能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程的步骤包括：
获取待压实路基的路基填料信息，判断数据库中是否存在与获取的路基填料信息对应的第一回归方程和第二回归方程；
若存在，则判断可以获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
若不存在，则判断数据库中是否存在路基填料信息；
若存在，则判断不能获取第一线性回归方程和第二线性回归方程；
若不存在，则执行在待压实路基上进行预设的标定实验的步骤。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000345512A (ja) * | 1999-06-04 | 2000-12-12 | Ohbayashi Corp | 土の締固め管理方法及び装置 |
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| JP2000345512A (ja) * | 1999-06-04 | 2000-12-12 | Ohbayashi Corp | 土の締固め管理方法及び装置 |
| CN103487351A (zh) * | 2013-10-18 | 2014-01-01 | 长安大学 | 一种沥青路面压实度实时监控方法 |
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