CN113668332A - 路基压实质量检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种路基压实质量检测装置及方法，该方法包括如下步骤：在压路机对路基进行碾压时，获取所述压路机的振动轮对所述路基施加的竖向作用力，并同时获取所述振动轮的竖向位移量；根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和所述振动轮的竖向位移量，判断得出路基压实指标并输出。本发明的检测方法，通过直接获取碾压路基时路基所受到的竖向作用力和对应的竖向位移量，以得到能够更准确的反映路基压实度的路基压实指标，有助于提高路基压实质量检测的效率和精度，相对于现有的振动轮中心的垂直加速度计算方式，本发明的检测方法能够更精确的反映路基压实度。

Description

路基压实质量检测装置及方法

技术领域

本发明涉及路基施工质量检测技术领域，特指一种路基压实质量检测装置及方法。

背景技术

道路工程路基压实质量的保证是路基施工的重要环节。传统路基压实质量检测方法是在碾压施工完成后采用点式抽样检测路基的压实度，但存在测点少、代表性差、劳动量大、易受人为因素干扰等缺点。

为克服上述不足，人们提出了智能压实技术，其原理是通过压路机振动轮中心的垂直加速度计算振动压实测量值，再与路基压实度建立相关性，从而实现路基压实度连续、快速的检测。然而，振动压路机与被压土体之间的相互作用极为复杂，易受土体含水率、土的物理性质、振轮-土体间接触状态、检测面积和影响深度等多种因素影响，仅通过压路机振轮中心的垂直加速度来计算或确定土体压实度的实际效果并不理想，导致路基智能压实控制技术迟迟无法获得广泛认可。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种路基压实质量检测装置及方法，解决现有的智能压实技术采用振动轮中心的垂直加速度来计算路基压实度存在的实际效果不理想的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种路基压实质量检测方法，包括如下步骤：

在压路机对路基进行碾压时，获取所述压路机的振动轮对所述路基施加的竖向作用力，并同时获取所述振动轮的竖向位移量；以及

根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和所述振动轮的竖向位移量，判断得出路基压实指标并输出。

本发明的检测方法，通过直接获取碾压路基时路基所受到的竖向作用力和对应的竖向位移量，以得到能够更准确的反映路基压实度的路基压实指标，有助于提高路基压实质量检测的效率和精度，相对于现有的振动轮中心的垂直加速度计算方式，本发明的检测方法能够更精确的反映路基压实度。

本发明路基压实质量检测方法的进一步改进在于，获取所述压路机的振动轮对所述路基施加的竖向作用力的步骤包括：

于所述振动轮上安装应变传感器，利用所述应变传感器检测所述振动轮碾压路基时产生的应变从而获得应变数据；

基于应变应力对应关系曲线，得到与所述应变数据对应的竖向作用力。

本发明路基压实质量检测方法的进一步改进在于，获取所述压路机的振动轮对所述路基施加的竖向作用力的步骤包括：

于所述振动轮上安装力传感器，利用所述力传感器检测所述振动轮对所述路基施加的竖向作用力。

本发明路基压实质量检测方法的进一步改进在于，获取所述振动轮的竖向位移量的步骤包括：

于所述振动轮上安装加速度传感器，利用所述加速度传感器检测所述振动轮的加速度数据；

对所检测到的加速度数据进行两次积分从而得到所述振动轮的竖向位移量。

本发明路基压实质量检测方法的进一步改进在于，还包括：

建立竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表；

判断路基压实指标时，根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和所述振动轮的竖向位移量，从所建立的竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表中查找得出对应的路基压实指标。

本发明还提供了一种路基压实质量检测装置，包括：

设于压路机上的获取单元，用于在所述压路机对路基进行碾压时，获取所述压路机的振动轮对所述路基施加的竖向作用力和所述振动轮的竖向位移量；以及

与所述获取单元通信连接的处理单元，用于根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和所述振动轮的竖向位移量，判断得出路基压实指标并输出。

本发明路基压实质量检测装置的进一步改进在于，还包括安装于所述振动轮上的应变传感器，用于检测所述振动轮碾压路基时产生的应变从而得到应变数据；

所述获取单元与所述应变传感器连接，所述获取单元接收所述应变传感器得到的应变数据，并基于应变应力对应关系曲线得到与所述应变数据对应的竖向作用力。

本发明路基压实质量检测装置的进一步改进在于，还包括安装于所述振动轮上的力传感器，用于检测所述振动轮对所述路基施加的竖向作用力；

所述获取单元与所述力传感器连接，所述获取单元接收所述力传感器检测得到的竖向作用力。

本发明路基压实质量检测装置的进一步改进在于，还包括安装于所述振动轮上的加速度传感器，用于检测所述振动轮的加速度数据；

所述获取单元与所述加速度传感器连接，用于接收所述加速度传感器检测得到的振动轮的加速度数据，并对所述加速度数据进行两次积分从而得到所述振动轮的竖向位移量。

本发明路基压实质量检测装置的进一步改进在于，所述处理单元内建立有竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表；

所述处理单元在判断路基压实指标时，根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和所述振动轮的竖向位移量，从所建立的竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表中查找得出对应的路基压实指标。

附图说明

图1为本发明路基压实质量检测装置与压路机的结构示意图。

图2为本发明压路机上的振动轮的剖视图。

图3为本发明压路机上的振动轮的侧视图。

图4为图3中A处的局部放大示意图。

图5为本发明路基压实质量检测装置中处理单元的结构示意图。

图6为本发明路基压实质量检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种路基压实质量检测装置及方法，可直接获取碾压施工时路基所受到的竖向作用力和相对应的竖向位移，为建立更准确、适应性更广的路基压实指标提供重要基础。本发明的检测装置及方法有助于克服现有智能压实技术存在的种种不足，充分发挥智能压实技术的真实价值，具有较好的应用前景，社会和经济效益显著。本发明的检测装置及方法成本低、易安装，操作简单，易于掌握，有助于提高路基压实质量检测的效率和精度，实用价值高，可推广性强。本发明的检测装置及方法可直接应用于各类填筑工程，大大降低质量控制工作强度，有助于项目降本增效，具有较高的成果转化价值。下面结合附图对本发明路基压实质量检测装置及方法进行说明。

参阅图1，显示了本发明路基压实质量检测装置与压路机的结构示意图。参阅图5，显示了本发明路基压实质量检测装置中处理单元的结构示意图。下面结合图1和图5，对本发明路基压实质量检测装置进行说明。

如图1和图5所示，本发明的路基压实质量检测装置包括获取单元21和处理单元22，获取单元21设于压路机10上，获取单元21用于在压路机10对路基进行碾压时，获取压路机10的振动轮11对路基施加的竖向作用力和振动轮的竖向位移量；处理单元22与获取单元21通信连接，该处理单元22用于根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和振动轮的竖向位移量，判断得出路基压实指标并输出。

压路机10在对路基进行碾压时，压路机10在路基上慢速行走，压路机10前部设置的振动轮11通过转动而将路基压实。获取单元21获取的振动轮11对路基施加的竖向作用力即为作用于路基表面以压实路基的作用力，该竖向作用力与路基的压实度直接相关。获取单元21所获取的振动轮的竖向位移量也即路基因压实而下沉的变形量，该竖向位移量与路基的压实度也直接相关。本发明的检测装置通过直接获取振动轮对路基施加的竖向作用力和振动轮的竖向位移量来准确的判断路基的压实度，实现路基压实质量的实时准确检测，能够直接指导压路机的碾压作业。

在本发明的一种具体实施方式中，如图2所示，本发明的路基压实质量检测装置还包括安装于振动轮11上的应变传感器31，该应变传感器31用于检测振动轮11碾压路基时产生的应变从而得到应变数据；获取单元21与应变传感器31连接，获取单元21接收应变传感器31得到的应变数据，并基于应变应力对应关系曲线得到与应变数据对应的竖向作用力。

较佳地，应变应力对应关系曲线是事先建立的，该应变应力对应关系曲线可通过加载试验测得，还可以通过数值仿真分析并经验证后建立。

进一步地，应变传感器31有多个，间隔的设于振动轮11的内侧面上。振动轮11与路基的表面相接触，在振动轮11滚压路基时，路基也会对振动轮11产生反作用力，从而在振动轮11与路基的土体之间相互作用的情况下，应变传感器31能够检测到振动轮的应变情况。进而根据检测到的应变数据，能够从应变应力对应关系曲线中找到匹配的应力，即为竖向作用力。

再进一步地，结合图1和图2所示，获取单元21通过线缆24与应变传感器31连接，能够接收应变传感器31检测得到的应变数据。

在本发明的一种具体实施方式中，本发明的路基压实质量检测装置还包括安装于振动轮11上的力传感器，该力传感器用于检测振动轮11对路基施加的竖向作用力。获取单元21与力传感器连接，获取单元21接收力传感器检测得到的竖向作用力。

在本实施方式中，力传感器与获取单元21通过线缆连接，力传感器直接检测振动轮对路基施加的竖向作用力，并发送给获取单元21。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1和图2所示，本发明的路基压实质量检测装置还包括安装于振动轮11上的加速度传感器32，该加速度传感器32用于检测振动轮11的加速度数据；获取单元21与加速度传感器32连接，用于接收加速度传感器32检测得到的振动轮的加速度数据，并对加速度数据进行两次积分从而得到振动轮的竖向位移量。

进一步地，加速度传感器32有多个，间隔的设于振动轮11的内侧面上。在振动轮11上设有应变传感器31时，加速度传感器32的设置位置与应变传感器31的设置位置相邻近，从而使得获得的竖向作用力和竖向位移量的位置相靠近。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1、图3和图4所示，本发明的路基压实质量检测装置还包括安装在压路机10上的触发装置25，该触发装置25与获取单元21控制连接，触发装置25用于形成触发信号并发送给获取单元21，获取单元21基于该触发信号获取振动轮11对路基施加的竖向作用力和振动轮的竖向位移量。

较佳地，在振动轮11上安装有应变传感器31和加速度传感器32时，当应变传感器31和加速度传感器32的安装位置接近路基时，触发装置25形成触发信号，控制获取单元21接收应变传感器31和加速度传感器32的检测数据，也即在振动轮11与路基相接触时，就获取对应的振动轮11对路基施加的竖向作用力和振动轮的竖向位移量。通过设置的触发装置25，可使得获取单元21获取的竖向作用力和竖向位移量的冗余数据极大的减少，从而降低了装置对软硬件性能的要求，提高了路基压实指标的判断效率。

进一步地，触发装置25包括安装在振动轮的轮轴上的轮齿251和安装在压路机的振动轮机架上的触发器252，该触发器252的端部朝向振动轮的轮轴设置，振动轮的轮轴转动进而带动振动轮转动，当轮轴上的轮齿向着触发器252转动而与触发器252相接触时，触发器252形成触发信号进而发送给获取单元21。轮齿251的安装位置与应变传感器31和加速度传感器32的安装位置相对应，图3中的箭头方向表示振动轮11的行进方向，当轮齿251与触发器252相接触时，对应的应变传感器31和加速度传感器32靠近路基，当轮齿251转动离开触发器252时，对应的应变传感器31和加速度传感器32经过振动轮11的最低点(即振动轮与路基相接的位置)而远离路基。

在本发明的一种具体实施方式中，如图5所示，处理单元22内建立有竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表；处理单元22在判断路基压实指标时，根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和振动轮的竖向位移量，从所建立的竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表中查找得出对应的路基压实指标。

具体地，在竖向作用力相同的情况下，竖向位移量越小表示路基的压实度越高。路基压实指标用指数来表示路基压实度，通过指数的大小来反应路基压实度的高度，从而反应路基压实质量。较佳地，可设置路基压实指标的指数为1至10，指数10表示路基压实度高，指数1表示路基压实度低，也即指数的数值越大表示路基压实度越高。建立竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表时，该对照关系表中的竖向作用力和竖向位移量为一范围值，路基压实指标为对应的指数。

处理单元22在获取到竖向作用力和竖向位移量时，就能够从上述的对照关系表中查找出对应的路基压实指标，并将该路基压实指标输出，反馈给压路机10。从而实现了压路机10在碾压路基的过程中，能够实时的得到对应的路基压实指标的反馈，在路基压实指标对应的路基压实度满足设计要求时，即可结束压路机10的碾压作业。

较佳地，如图1和图5所示，获取单元21安装在压路机10上，较佳地，该获取单元21设于压路机10的驾驶室内，该获取单元21为数据采集仪。获取单元21通过通信单元23与处理单元22通信连接，实现通信数据的收发。该处理单元22在接收到对应的竖向作用力和竖向位移量时，还对竖向作用力和竖向位移量进行存储。该处理单元22可设于压路机10上，还可以设置在远端，处理单元22还与显示器连接，通过显示器显示输出的路基压实指标。

本发明还提供了一种路基压实质量检测方法，下面对该检测方法进行说明。

如图6所示，本发明的路基压实质量检测方法，包括如下步骤：

执行步骤S101，在压路机对路基进行碾压时，获取压路机的振动轮对路基施加的竖向作用力，并同时获取振动轮的竖向位移量；接着执行步骤S102；

执行步骤S102，根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和振动轮的竖向位移量，判断得出路基压实指标并输出。

在本发明的一种具体实施方式中，获取压路机的振动轮对路基施加的竖向作用力的步骤包括：

如图1和图2所示，于振动轮11上安装应变传感器31，利用应变传感器31检测振动轮碾压路基时产生的应变从而获得应变数据；

基于应变应力对应关系曲线，得到与应变数据对应的竖向作用力。

在本发明的一种具体实施方式中，获取压路机的振动轮对路基施加的竖向作用力的步骤包括：

于振动轮上安装力传感器，利用力传感器检测振动轮对路基施加的竖向作用力。

在本发明的一种具体实施方式中，获取振动轮的竖向位移量的步骤包括：

如图1和图2所示，于振动轮11上安装加速度传感器32，利用加速度传感器32检测振动轮的加速度数据；

对所检测到的加速度数据进行两次积分从而得到振动轮的竖向位移量。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

建立竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表；

判断路基压实指标时，根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和振动轮的竖向位移量，从所建立的竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表中查找得出对应的路基压实指标。

本发明的检测装置及方法具有安装方便、实用性强，能够传输实时的路基压实质量指标，可精确测量路基受碾压时的竖向作用力和竖向变形量，为建立更准确的路基压实指标提供了重要基础。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种路基压实质量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

在压路机对路基进行碾压时，获取所述压路机的振动轮对所述路基施加的竖向作用力，并同时获取所述振动轮的竖向位移量；以及

根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和所述振动轮的竖向位移量，判断得出路基压实指标并输出。

2.如权利要求1所述的路基压实质量检测方法，其特征在于，获取所述压路机的振动轮对所述路基施加的竖向作用力的步骤包括：

于所述振动轮上安装应变传感器，利用所述应变传感器检测所述振动轮碾压路基时产生的应变从而获得应变数据；

基于应变应力对应关系曲线，得到与所述应变数据对应的竖向作用力。

3.如权利要求1所述的路基压实质量检测方法，其特征在于，获取所述压路机的振动轮对所述路基施加的竖向作用力的步骤包括：

于所述振动轮上安装力传感器，利用所述力传感器检测所述振动轮对所述路基施加的竖向作用力。

4.如权利要求1所述的路基压实质量检测方法，其特征在于，获取所述振动轮的竖向位移量的步骤包括：

于所述振动轮上安装加速度传感器，利用所述加速度传感器检测所述振动轮的加速度数据；

对所检测到的加速度数据进行两次积分从而得到所述振动轮的竖向位移量。

5.如权利要求1所述的路基压实质量检测方法，其特征在于，还包括：

建立竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表；

判断路基压实指标时，根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和所述振动轮的竖向位移量，从所建立的竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表中查找得出对应的路基压实指标。

6.一种路基压实质量检测装置，其特征在于，包括：

设于压路机上的获取单元，用于在所述压路机对路基进行碾压时，获取所述压路机的振动轮对所述路基施加的竖向作用力和所述振动轮的竖向位移量；以及

与所述获取单元通信连接的处理单元，用于根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和所述振动轮的竖向位移量，判断得出路基压实指标并输出。

7.如权利要求6所述的路基压实质量检测装置，其特征在于，还包括安装于所述振动轮上的应变传感器，用于检测所述振动轮碾压路基时产生的应变从而得到应变数据；

所述获取单元与所述应变传感器连接，所述获取单元接收所述应变传感器得到的应变数据，并基于应变应力对应关系曲线得到与所述应变数据对应的竖向作用力。

8.如权利要求6所述的路基压实质量检测装置，其特征在于，还包括安装于所述振动轮上的力传感器，用于检测所述振动轮对所述路基施加的竖向作用力；

所述获取单元与所述力传感器连接，所述获取单元接收所述力传感器检测得到的竖向作用力。

9.如权利要求6所述的路基压实质量检测装置，其特征在于，还包括安装于所述振动轮上的加速度传感器，用于检测所述振动轮的加速度数据；

所述获取单元与所述加速度传感器连接，用于接收所述加速度传感器检测得到的振动轮的加速度数据，并对所述加速度数据进行两次积分从而得到所述振动轮的竖向位移量。

10.如权利要求6所述的路基压实质量检测装置，其特征在于，所述处理单元内建立有竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表；

所述处理单元在判断路基压实指标时，根据所获取的振动轮对路基施加的竖向作用力和所述振动轮的竖向位移量，从所建立的竖向作用力、竖向位移量以及路基压实指标对照关系表中查找得出对应的路基压实指标。

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