CN114594233A - 一种利用弹性模量推算压实度的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，包括如下步骤：步骤S1、工程填筑料分区；步骤S2、历年最大干密度验证；步骤S3、检测数据收集；步骤S4、数据库建立；步骤S5、压实度推算。与现有技术相比，本发明通过各类土质的压实度与弹性模量的相关性，建立相关系数数据库，利用相关系数结合弹性模量推算压实度，适合工程施工中的各类填筑压实度的快速检测，实现施工过程中的质量控制，可以提高检测效率，降低检测费用，尤其是对施工单位提高工程施工效率和缩短工期具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，属于建筑施工检测方法技术领域。
背景技术
在建筑施工中，压实度指的是土或其他筑路材料压实后的干密度与标准最大干密度之比，以百分率表示。压实度是施工质量检测的关键指标之一，表征现场压实后的密度状况，压实度越高，密度越大，则整体性能越好。压实度是地基施工质量的重要判断依据，若地基欠压实，较软的土质使刚度与强度无法长久承受强载荷，若地基过度压实，则在大面积的施工场地上浪费了大量的人力物力。
对于路基、地基换填、水利坝体、桥涵台背回填等压实度的检测，传统的检测方法是灌砂法、灌水法和核子密度仪法。灌砂法和灌水法检测时需要较多的检测人员，检测一个点需要2-3小时，用时时间长，检测效率低。核子密度仪法则存在设备检定不方便、人员辐射防护不容易满足要求等不足。因此，本发明提出了一种利用弹性模量推算压实度的检测方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，适合工程施工中的各类填筑压实度的快速检测，实现施工过程中的质量控制，可以提高检测效率，降低检测费用。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，包括如下步骤：
步骤S1、工程填筑料分区：对特定区域范围内的工程填筑料按照土质进行分区；
步骤S2、历年最大干密度验证：收集历年各分区土质及级配料的最大干密度，验证检测各类土质的最大干密度与相应的弹性模量；
步骤S3、检测数据收集：施工现场先检测压实度，再检测压实度对应的弹性模量，数据收集覆盖特定区域各分区的各类土质；
步骤S4、数据库建立：依据检测获得的同一土样不同的最大干密度和对应的不同弹性模量建立相关系数，建立特定区域各类土质的最大干密度及相应弹性模量的相关性数据库；
步骤S5、压实度推算：施工时需要检测压实度时，先检测弹性模量，再从数据库中查询相关系数，利用相关系数结合弹性模量推算压实度。
进一步的，在步骤S2中，依据《公路土工试验规程》JTG3430-2020，分别用击实法和表面振动法验证最大干密度，取两种方法中的最大值。
进一步的，在步骤S2中，检测最大干密度对应的弹性模量时，每类土质不少于13个标准试样。
进一步的，在步骤S3中，检测频率为每种土料每2公里检测20点。
进一步的，在步骤S3中，获取土样最大干密度与弹性模量数据时，依据《铁路工程土工试验规程》TB/10102-2010，通过动态模量变形试验检测弹性模量，通过土的击实试验和粗粒土击实试验检测最大干密度。
进一步的，在步骤S3中，获取土样最大干密度与弹性模量数据时，依据《公路路基路面现场测试规程》JTG3450-2019，通过落球仪测试土质路基弹性模量，并依据《公路土工试验规程》JTG3430-2020，通过土的击实试验和粗粒土击实试验检测最大干密度。
优选的，在步骤S4中，用最小二乘法建立相关系数。
优选的，在步骤S4中，最大干密度与相应弹性模量的相关性大于95％。
进一步的，所述弹性模量的检测还可以根据沉降量进行拟合计算得到，具体包括如下步骤：
步骤A1：将用于施工的各类土质进行取样，用实验室模拟的方法，对于不同弹性模量的各类土质，测量计算相应的沉降量，得出各类土质弹性模量与沉降量的统计规律，形成弹性模量与沉降量对应关系的数据文件；
步骤A2：根据路基施工现场的需要，确定检测区域范围，布置多组无沉降的测量基准点和多组沉降观测点，在压实过程中进行路基沉降测量，记录沉降观测点的沉降数据；
步骤A3：对于现场测量得到的不同沉降观测点的沉降量，结合步骤A1获得的弹性模量与沉降量的统计规律，编制计算机程序，通过拟合计算得到这些点的弹性模量。
优选的，弹性模量检测前先确定土质类别，每类土质每个验收段弹性模量测试10个取样区，每个取样区测试7点，检测完后抽检2点以验证压实度。
与现有技术相比，本发明通过各类土质的压实度与弹性模量的相关性，建立相关系数数据库，利用相关系数结合弹性模量推算压实度，适合工程施工中的各类填筑压实度的快速检测，实现施工过程中的质量控制。本发明可以提高检测效率，还可以降低检测费用，尤其是对施工单位提高工程施工效率和缩短工期具有重要意义。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1：本实施例公开了一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，包括如下步骤：
步骤S1、工程填筑料分区：对特定区域范围内的工程填筑料按照土质进行分区。特定区域是指施工单位经常要进行工程施工的区域，或者是省、市、县等行政区域。
步骤S2、历年最大干密度验证：收集历年各分区土质及级配料的最大干密度，验证检测各类土质的最大干密度与相应的弹性模量。具体检测方法依据《公路土工试验规程》JTG3430-2020，分别用击实法和表面振动法验证最大干密度，取两种方法中的最大值。同时在做件过程中室内分别用落锤式弹性模量仪或落球式弹性模量仪检测最大干密度对应的弹性模量。检测最大干密度对应的弹性模量时，每类土质不少于13个标准试样，级配料及混合料相应做筛分试验。检测弹性模量时使用的仪器为落锤式弹性模量仪和/或落球式弹性模量仪。检测设备和仪器主要包括：落锤式弹性模量仪和落球式弹性模量仪各2台、表面震动压实仪2台、粗粒土击实仪1台、击实仪2台、30kg电子秤(精度0.1g)两台、2000g天平(精度0.01g)两台、101型烘箱2台。
步骤S3、检测数据收集：施工现场先检测压实度，再检测压实度对应的弹性模量，数据收集覆盖特定区域各分区的各类土质。在施工现场依据《铁路土工试验规程》TB10102-2010和《公路路基路面现场测试规程》JTG3450-2019，先用灌砂法检测压实度及含水率，再分别用动态变形模量法和落球仪测试法检测压实度对应的弹性模量。检测频率为每种土料每2公里检测20点。动态模量检测点数参照落球仪测试法，对应区检测7点取平均值。数据收集覆盖特定区域的各类土料路基或地基回填。具体获取土样最大干密度与弹性模量数据时，可依据《铁路工程土工试验规程》TB/10102-2010，通过动态模量变形试验检测弹性模量，通过土的击实试验和粗粒土击实试验检测最大干密度。或者依据《公路路基路面现场测试规程》JTG3450-2019，通过落球仪测试土质路基弹性模量，并依据《公路土工试验规程》JTG3430-2020，通过土的击实试验和粗粒土击实试验检测最大干密度。
步骤S4、数据库建立：依据检测获得的同一土样不同的最大干密度和对应的不同弹性模量建立相关系数，逐步建立特定区域各类土质的最大干密度及相应弹性模量的相关性数据库。具体应用时，用最小二乘法，依据检测获得的同一土样不同的最大干密度和对应的不同弹性模量建立相关系数，保证相关性大于95％。根据实际情况每完成一类土质就建立一类土质的相关系数，同时根据施工条件现场验证，逐步建立特定区域各类土质的最大干密度及相应弹性模量的相关性数据库。
步骤S5、压实度推算：施工时需要检测压实度时，先检测弹性模量，再从数据库中查询相关系数，利用相关系数结合弹性模量推算压实度。检测弹性模量时使用到的仪器为落锤式弹性模量仪和/或落球式弹性模量仪，适用于粒径10cm以内的各类粘性土、砂砾、砾石，检测深度分别为0.1-0.5m和0.1-0.3m。弹性模量检测前先确定土质类别，每类土质每个验收段弹性模量测试10个取样区，每个取样区测试7点，检测完后抽检2点以验证压实度。对于各类土料路基，每个验收段为1公里。压实度的相关性大于95％。完成一类土质的相关系数及时在相应的区域内应用到工程项目施工中，在施工中验证。
进一步的，所述弹性模量的检测还可以根据沉降量进行拟合计算得到，具体包括如下步骤：步骤A1：将用于施工的各类土质进行取样，用实验室模拟的方法，对于不同弹性模量的各类土质，测量计算相应的沉降量，得出各类土质弹性模量与沉降量的统计规律，形成弹性模量与沉降量对应关系的数据文件；步骤A2：根据路基施工现场的需要，确定检测区域范围，布置多组无沉降的测量基准点和多组沉降观测点，在压实过程中进行路基沉降测量，记录沉降观测点的沉降数据；其中，各类土质为多层铺设，每压实一层土后，进行沉降测量，记录沉降观测点的每一层土压实后的沉降数据；步骤A3：对于现场测量得到的不同沉降观测点的沉降量，结合步骤A1获得的弹性模量与沉降量的统计规律，编制计算机程序，通过拟合计算得到这些点的弹性模量。与通过弹性模量仪进行检测的方法进行相比，该方法通过对室内数值模拟与室外测量数据结果进行结合分析，建立了预测模型，现场只需进行少量的沉降观测即可，弹性模量的拟合可通过程序自动完成，提高了检测效率，减少了户外工作，从而减少了人工成本。
本发明通过各类土质的压实度与弹性模量的相关性，建立相关系数数据库，利用相关系数结合弹性模量推算压实度，适合工程施工中的各类填筑压实度的快速检测，实现施工过程中的质量控制。
传统的灌砂法、灌水法检测一个点需要2-3小时，本发明检测一个点仅用1-2分钟，同时将压实度检测的人员由原来的4人减少为1人，减少了压实度检测用的标准砂的使用，检测费用低，便于携带，适用各类场所，且无废弃物、无辐射、无污染。本发明可使工程各类土填筑的压实度检测效率提高近百倍，工程施工涉及到的填筑环节工期大大缩短，尤其是桥涵的台背回填的工期缩短三分之一，可用于公路、水利、民建土石方回填工程项目压实度检测，实现施工过程中的质量控制。本发明可以提高检测效率，还可以降低检测费用，尤其是对施工单位提高工程施工效率和缩短工期具有重要意义。
实施例2：本实施例是本发明在某特定区域的具体应用，该特定区域为申请人的所在地新疆生产建设兵团农七师(以下简称七师)。本实施例公开了一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，包括如下步骤：
步骤S1、工程填筑料分区：对七师范围内的工程填筑料按照土质进行分区。七师范围内工程填筑料按照土质可以分为奎屯区、高泉区、共青镇-柳沟-五五新镇区、科克兰木-车牌子-前山区、乌尔禾区共五个区，土质为粉土、黏土、风积沙、级配砾石、天然戈壁。
步骤S2、历年最大干密度验证：收集历年各分区土质及级配料的最大干密度，验证检测各类土质的最大干密度与相应的弹性模量。具体检测方法依据《公路土工试验规程》JTG3430-2020，分别用击实法和表面振动法验证最大干密度，取两种方法中的最大值。同时在做件过程中室内分别用落锤式弹性模量仪或落球式弹性模量仪检测最大干密度对应的弹性模量。检测最大干密度对应的弹性模量时，每类土质不少于13个标准试样，级配料及混合料相应做筛分试验。检测弹性模量时使用的仪器为落锤式弹性模量仪和/或落球式弹性模量仪。检测设备和仪器主要包括：落锤式弹性模量仪和落球式弹性模量仪各2台、表面震动压实仪2台、粗粒土击实仪1台、击实仪2台、30kg电子秤(精度0.1g)两台、2000g天平(精度0.01g)两台、101型烘箱2台。
步骤S3、检测数据收集：施工现场先检测压实度，再检测压实度对应的弹性模量，数据收集覆盖七师各分区的各类土质。在施工现场依据《铁路土工试验规程》TB10102-2010和《公路路基路面现场测试规程》JTG3450-2019，先用灌砂法检测压实度及含水率，再分别用动态变形模量法和落球仪测试法检测压实度对应的弹性模量。检测频率为每种土料每2公里检测20点。动态模量检测点数参照落球仪测试法，对应区检测7点取平均值。数据收集覆盖七师五个区域的各类土料路基或地基回填。具体获取土样最大干密度与弹性模量数据时，可依据《铁路工程土工试验规程》TB/10102-2010，通过动态模量变形试验检测弹性模量，通过土的击实试验和粗粒土击实试验检测最大干密度。或者依据《公路路基路面现场测试规程》JTG3450-2019，通过落球仪测试土质路基弹性模量，并依据《公路土工试验规程》JTG3430-2020，通过土的击实试验和粗粒土击实试验检测最大干密度。
步骤S4、数据库建立：依据检测获得的同一土样不同的最大干密度和对应的不同弹性模量建立相关系数，逐步建立七师各类土质的最大干密度及相应弹性模量的相关性数据库。具体应用时，用最小二乘法，依据检测获得的同一土样不同的最大干密度和对应的不同弹性模量建立相关系数，保证相关性大于95％。根据实际情况每完成一类土质就建立一类土质的相关系数，同时根据施工条件现场验证，逐步建立七师各区域各类土质的最大干密度及相应弹性模量的相关性数据库。
步骤S5、压实度推算：施工时需要检测压实度时，先检测弹性模量，再从数据库中查询相关系数，利用相关系数结合弹性模量推算压实度。检测弹性模量时使用到的仪器为落锤式弹性模量仪和/或落球式弹性模量仪。弹性模量检测前先确定土质类别，每类土质每个验收段弹性模量测试10个取样区，每个取样区测试7点，检测完后抽检2点以验证压实度。对于各类土料路基，每个验收段为1公里。压实度的相关性大于95％。完成一类土质的相关系数及时在相应的区域内应用到工程项目施工中，在施工中验证。
本实施例通过七师各类土质的压实度与弹性模量的相关性，建立相关系数数据库，利用相关系数结合弹性模量推算压实度，适合七师工程施工中的各类填筑压实度的快速检测，实现施工过程中的质量控制。传统的灌砂法、灌水法检测一个点需要2-3小时，本发明检测一个点仅用1-2分钟，同时将压实度检测的人员由原来的4人减少为1人，减少了压实度检测用的标准砂的使用，检测费用低，便于携带，适用各类场所，且无废弃物、无辐射、无污染。本发明可使工程各类土填筑的压实度检测效率提高近百倍，工程施工涉及到的填筑环节工期大大缩短，尤其是桥涵的台背回填的工期缩短三分之一，可用于公路、水利、民建土石方回填工程项目压实度检测，实现施工过程中的质量控制。本发明可以提高检测效率，还可以降低检测费用，尤其是对施工单位提高工程施工效率和缩短工期具有重要意义。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤S1、工程填筑料分区：对特定区域范围内的工程填筑料按照土质进行分区；
步骤S2、历年最大干密度验证：收集历年各分区土质及级配料的最大干密度，验证检测各类土质的最大干密度与相应的弹性模量；
步骤S3、检测数据收集：施工现场先检测压实度，再检测压实度对应的弹性模量，数据收集覆盖特定区域各分区的各类土质；
步骤S4、数据库建立：依据检测获得的同一土样不同的最大干密度和对应的不同弹性模量建立相关系数，建立特定区域各类土质的最大干密度及相应弹性模量的相关性数据库；
步骤S5、压实度推算：施工时需要检测压实度时，先检测弹性模量，再从数据库中查询相关系数，利用相关系数结合弹性模量推算压实度。
2.根据权利要求1所述的一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，其特征在于：在步骤S2中，依据《公路土工试验规程》JTG3430-2020，分别用击实法和表面振动法验证最大干密度，取两种方法中的最大值。
3.根据权利要求2所述的一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，其特征在于：在步骤S2中，检测最大干密度对应的弹性模量时，每类土质不少于13个标准试样。
4.根据权利要求1所述的一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，其特征在于：在步骤S3中，检测频率为每种土料每2公里检测20点。
5.根据权利要求1所述的一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，其特征在于：在步骤S3中，获取土样最大干密度与弹性模量数据时，依据《铁路工程土工试验规程》TB/10102-2010，通过动态模量变形试验检测弹性模量，通过土的击实试验和粗粒土击实试验检测最大干密度。
6.根据权利要求1所述的一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，其特征在于：在步骤S3中，获取土样最大干密度与弹性模量数据时，依据《公路路基路面现场测试规程》JTG3450-2019，通过落球仪测试土质路基弹性模量，并依据《公路土工试验规程》JTG3430-2020，通过土的击实试验和粗粒土击实试验检测最大干密度。
7.根据权利要求1所述的一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，其特征在于：在步骤S4中，用最小二乘法建立相关系数。
8.根据权利要求7所述的一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，其特征在于：在步骤S4中，最大干密度与相应弹性模量的相关性大于95％。
9.根据权利要求1所述的一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，其特征在于：所述弹性模量的检测还可以根据沉降量进行拟合计算得到，具体包括如下步骤：
步骤A1：将用于施工的各类土质进行取样，用实验室模拟的方法，对于不同弹性模量的各类土质，测量计算相应的沉降量，得出各类土质弹性模量与沉降量的统计规律，形成弹性模量与沉降量对应关系的数据文件；
步骤A2：根据路基施工现场的需要，确定检测区域范围，布置多组无沉降的测量基准点和多组沉降观测点，在压实过程中进行路基沉降测量，记录沉降观测点的沉降数据；
步骤A3：对于现场测量得到的不同沉降观测点的沉降量，结合步骤A1获得的弹性模量与沉降量的统计规律，编制计算机程序，通过拟合计算得到这些点的弹性模量。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种利用弹性模量推算压实度的检测方法，其特征在于：弹性模量检测前先确定土质类别，每类土质每个验收段弹性模量测试10个取样区，每个取样区测试7点，检测完后抽检2点以验证压实度。
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-
2022
- 2022-03-08 CN CN202210217989.6A patent/CN114594233A/zh active Pending
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