CN116990330A - 一种筑堤土料压实度测量方法及装置 - Google Patents
一种筑堤土料压实度测量方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116990330A CN116990330A CN202310913825.1A CN202310913825A CN116990330A CN 116990330 A CN116990330 A CN 116990330A CN 202310913825 A CN202310913825 A CN 202310913825A CN 116990330 A CN116990330 A CN 116990330A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soil
- analyzed
- water content
- soil material
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 275
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 238000005056 compaction Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 claims abstract description 57
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 13
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000105 evaporative light scattering detection Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
- G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种筑堤土料压实度测量方法及装置，所述方法包括确定现场土料的最优含水率，并获取最优含水率下现场土料样品及其CT扫描图像，根据最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像确定在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积；在筑堤区域获取待分析土层土料样品及其CT扫描图像，根据待分析土层土料的CT扫描图像确定待分析土层土料样品中土粒的体积；根据所述待分析土层土料样品中土粒的体积与所述现场土料在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积的比值确定筑堤待分析土层的土料压实度；其中，最优含水率下现场土料样品和待分析土层土料样品的取样体积相等。本发明检测速度快，检测效率高，适用于筑堤黏性土料分层填筑施工的压实度检测。
Description
技术领域
本发明涉及土料压实度测量技术领域，特别涉及一种筑堤土料压实度测量方法及装置。
背景技术
根据《DL/T 5129-2001碾压式土石坝施工规范》和《GB/T 50123-2019土工试验方法标准》等规范介绍的压实度检测方法，目前土石坝和堤防压实度检测普遍采用的方法是挖坑检测法，在计算压实度时，需要对试坑土料的含水率进行准确快速地检测。在含水率检测中，工程中最常见的方法是烘干法，即采用电烘箱将土料完全烘干，烘干一般需要6～8h，烘干前后分别测量土料质量，计算土料的含水率和干密度，干密度与最大干密度的比值即为填筑土料的压实度。目前压实度检测还有无核子密度仪等检测方法，虽然无核子密度仪相对于传统方法来说更加快速、环保，但是在土体质量检测中的应用过程中也暴露出一些缺点，如：测量范围受限；环境要求高；精度易受影响等，如果校准不当或者存在其他因素干扰，会影响测量结果的准确性。
近年来，随着CT技术的发展，CT技术在岩土工程中也有较多的运用。例如，CN115266781A公开了一种路基土压实度测量工艺，包括制备多个样品土；利用CT机扫描所述多个样品土以获取多个初始CT值，通过所述多个初始CT值计算得到与标准最大干密度对应的标准CT值，压实度为初始CT值与标准CT值的比值。然而由于压实后的土样包括孔隙、孔隙水、土粒三相(即固、液、气)，现场压实后的土料由于其孔隙率更大，含水量更多，计算的总CT值较实际偏大。
鉴于此，亟需确立一种能快速检测土料压实度的计算方法，且检测速度快、检测精度高。
发明内容
为了解决烘干法测试填筑土料的压实度的周期较差的问题，本发明结合CT技术提供一种测量效率高、精度高的方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种筑堤土料压实度测量方法，包括，
确定现场土料的最优含水率，并获取最优含水率下现场土料样品及其CT扫描图像，根据最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像确定在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积；
在筑堤区域获取待分析土层土料样品及其CT扫描图像，根据待分析土层土料的CT扫描图像确定待分析土层土料样品中土粒的体积；
根据所述待分析土层土料样品中土粒的体积与所述现场土料在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积的比值确定筑堤待分析土层的土料压实度；
其中，最优含水率下现场土料样品和待分析土层土料样品的取样体积相等。
进一步地，所述现场土料的最优含水率根据室内击实试验确定。
进一步地，获取最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像和获取待分析土层土料样品的CT扫描图像时使用的扫描参数相同。
进一步地，获取最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像和获取待分析土层土料样品的CT扫描图像时还进行图像处理以及数据统计，具体包括，
滤波去噪处理、CT图像的阈值分割与二值化，像素的个数的统计。
进一步地，最优含水率下现场土料样品和待分析土层土料样品的取样体积相等通过使用规格相同的环刀保证。
本发明也提供了一种筑堤土料压实度测量装置，包括，
最优含水率单元，用于确定现场土料的最优含水率，并获取最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像，根据最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像确定在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积；
土料样品单元，用于获取筑堤区域的待分析土层土料样品的CT扫描图像，根据待分析土层土料的CT扫描图像确定待分析土层土料样品中土粒的体积；
压实度单元，用于根据所述待分析土层土料样品中土粒的体积与所述现场土料在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积的比值确定筑堤待分析土层的土料压实度；
其中，最优含水率下现场土料样品和待分析土层土料样品的取样体积相等。
进一步地，最优含水率单元获取的最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像和土料样品单元获取待分析土层土料样品的CT扫描图像的扫描参数相同。
进一步地，最优含水率单元获取的最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像和土料样品单元获取待分析土层土料样品的CT扫描图像时还进行图像处理以及数据统计。
进一步地，所述装置还包括输出单元，用于将筑堤待分析土层的土料压实度进行输出。
相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：
1、本发明使用CT技术对烘干法测量压实度的公式进行简化，在相同的取样体积下，根据最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像确定的体积以及待分析土层土料的CT扫描图像确定的体积的比值确定种筑堤土料压实度，不需要对试样进行烘干，检测效率得到了提高；
2、针对粒径小的黏性土粒，现有的室内物理实验无法测量试样土粒的体积，本发明采用CT扫描并结合数字图像处理技术，测量土粒的体积，具有测量精度高，数据准确度高的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1示出了本发明实施例中一种筑堤土料压实度测量方法的流程图；
图2示出了本发明实施例中一种筑堤土料压实度测量装置的示意图。
具体实施方式
目前常用的烘干法测量压实度是指在施工现场抽取的样土经烘干至恒重测得的干密度与室内标准击实所得的最大干密度的比值，其计算式如下：
其中，ρd为现场填土压实后的干密度，ρdmax为室内标准击实所得的最大干密度；
因此，
如果保持击实试验后与现场填土压实后取相同体积试样，则压实度为土粒质量比，
本发明的构思在于，针对堤防填筑有效施工时间短(仅能为每年的枯水期)，而筑堤黏性土分层数较多，现有压实度检测周期长问题等问题。通过对现有压实度测量原理进行分析：由于土粒比重变化范围不大且击实试验和现场填土来源相同，因此，认为土粒比重无变化，则有
因此，压实度可以简化为现场填土压实后与土料室内击实后在同等体积下的土粒体积比。通过CT技术获取现场填土压实后与土料室内击实后的体积，具有高效、精度高的优点，可确保压实度测量的准确性。
下面将结合本发明具体实施例和说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
如图1所示，在本发明的一个实施例中提供了一种筑堤土料压实度测量方法，包括以下的步骤，
S101、确定现场土料的最优含水率，并获取最优含水率下现场土料样品及其CT扫描图像，根据最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像确定在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积。
具体地，先根据室内击实试验确定土料的最优含水率，制定最优含水率下的土料进行室内击实试验，在试样击实后用环刀进行取样并对试样进行CT扫描，获取试样扫描后的CT图像。随后对每张CT扫描图像进行相应的图像处理与数据统计，主要包括滤波去噪处理、CT图像的阈值分割与二值化，土粒的像素的个数的统计；所有土粒像素的个数即为所取样土料中土粒的体积。
其中，最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像至少测试三组，获取最优含水率下现场土料样品的像素的平均个数。
S102、在筑堤区域获取待分析土层土料样品及其CT扫描图像，根据待分析土层土料的CT扫描图像确定待分析土层土料样品中土粒的体积；
使用与步骤S101中规格相同的环刀在筑堤区域获取待分析土层土料样品，确保待分析土层土料样品和步骤S101中最优含水率下现场土料样品中土粒的体积一致。取样后对试样进行CT扫描，获取试样扫描后的CT图像。随后对每张CT扫描图像进行相应的图像处理与数据统计，方法同步骤S101。获取待分析土层土料样品的像素的平均个数。
同时，为了确保CT测量的准确性，步骤S101和步骤S102中CT扫描图像时使用的扫描参数相同。
S103、根据所述待分析土层土料样品中土粒的体积与所述现场土料在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积的比值确定筑堤待分析土层的土料压实度；
根据步骤S102获取的待分析土层土料样品的像素的平均个数以及步骤S101获取的最优含水率下现场土料样品的像素的平均个数的比值确定筑堤待分析土层的土料压实度，公式如下：
其中，Xs为待分析土层土料样品的像素的平均个数，Xs'为最优含水率下现场土料样品的像素的平均个数。
如图2所示，本发明的一个实施例还提供了一种筑堤土料压实度测量装置，包括，
最优含水率单元，用于确定现场土料的最优含水率，并获取最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像，根据最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像确定在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积；
土料样品单元，用于获取筑堤区域的待分析土层土料样品的CT扫描图像，根据待分析土层土料的CT扫描图像确定待分析土层土料样品中土粒的体积；
压实度单元，用于根据所述待分析土层土料样品中土粒的体积与所述现场土料在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积的比值确定筑堤待分析土层的土料压实度；
输出单元，用于将筑堤土料压实度进行输出；
其中，最优含水率下现场土料样品和待分析土层土料样品的取样体积相等。
综上所述，本发明使用CT技术对烘干法测量压实度的公式进行简化，在相同的取样体积下，根据最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像确定的体积以及待分析土层土料的CT扫描图像确定的体积的比值确定种筑堤土料压实度，不需要对试样进行烘干，检测效率得到了提高；针对粒径小的黏性土粒，现有的室内物理实验无法测量试样土粒的体积，本发明采用CT扫描并结合数字图像处理技术，测量土粒的体积，具有测量精度高，数据准确度高的优点。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (9)
1.一种筑堤土料压实度测量方法，其特征在于，包括，
确定现场土料的最优含水率，并获取最优含水率下现场土料样品及其CT扫描图像，根据最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像确定在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积；
在筑堤区域获取待分析土层土料样品及其CT扫描图像，根据待分析土层土料的CT扫描图像确定待分析土层土料样品中土粒的体积；
根据所述待分析土层土料样品中土粒的体积与所述现场土料在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积的比值确定筑堤待分析土层的土料压实度；
其中，最优含水率下现场土料样品和待分析土层土料样品的取样体积相等。
2.根据权利要求1所述的筑堤土料压实度测量方法，其特征在于，所述现场土料的最优含水率根据室内击实试验确定。
3.根据权利要求1所述的筑堤土料压实度测量方法，其特征在于，获取最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像和获取待分析土层土料样品的CT扫描图像时使用的扫描参数相同。
4.根据权利要求1所述的筑堤土料压实度测量方法，其特征在于，获取最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像和获取待分析土层土料样品的CT扫描图像时还进行图像处理以及数据统计，具体包括，
滤波去噪处理、CT图像的阈值分割与二值化，像素的个数的统计。
5.根据权利要求1所述的筑堤土料压实度测量方法，其特征在于，最优含水率下现场土料样品和待分析土层土料样品的取样体积相等通过使用规格相同的环刀保证。
6.一种筑堤土料压实度测量装置，其特征在于，包括，
最优含水率单元，用于确定现场土料的最优含水率，并获取最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像，根据最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像确定在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积；
土料样品单元，用于获取筑堤区域的待分析土层土料样品的CT扫描图像，根据待分析土层土料的CT扫描图像确定待分析土层土料样品中土粒的体积；
压实度单元，用于根据所述待分析土层土料样品中土粒的体积与所述现场土料在最优含水率下现场土料样品中土粒的体积的比值确定筑堤待分析土层的土料压实度；
其中，最优含水率下现场土料样品和待分析土层土料样品的取样体积相等。
7.根据权利要求6所述的筑堤土料压实度测量装置，其特征在于，最优含水率单元获取的最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像和土料样品单元获取待分析土层土料样品的CT扫描图像的扫描参数相同。
8.根据权利要求6所述的筑堤土料压实度测量装置，其特征在于，最优含水率单元获取的最优含水率下现场土料样品的CT扫描图像和土料样品单元获取待分析土层土料样品的CT扫描图像时还进行图像处理以及数据统计。
9.根据权利要求6所述的筑堤土料压实度测量装置，其特征在于，还包括输出单元，用于将筑堤待分析土层的土料压实度进行输出。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310913825.1A CN116990330A (zh) | 2023-07-24 | 2023-07-24 | 一种筑堤土料压实度测量方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310913825.1A CN116990330A (zh) | 2023-07-24 | 2023-07-24 | 一种筑堤土料压实度测量方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116990330A true CN116990330A (zh) | 2023-11-03 |
Family
ID=88533166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310913825.1A Pending CN116990330A (zh) | 2023-07-24 | 2023-07-24 | 一种筑堤土料压实度测量方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116990330A (zh) |
-
2023
- 2023-07-24 CN CN202310913825.1A patent/CN116990330A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | An investigation into the relationship between saturated permeability and microstructure of remolded loess: A case study from Chinese Loess Plateau | |
| CN109470580B (zh) | 一种评价我国不同海域粘性土强度参数的方法 | |
| CN107576674A (zh) | 一种基于探地雷达测量土壤压实程度的方法 | |
| Tatone et al. | Characterization of the effect of normal load on the discontinuity morphology in direct shear specimens using X-ray micro-CT | |
| CN106908846B (zh) | 一种利用探地雷达检测堆石体密实度的检测方法 | |
| CN104596911A (zh) | 一种基于图像处理的透水混凝土孔隙特征的检测方法 | |
| CN108663287B (zh) | 一种利用ct图像精确计算煤岩密度的方法 | |
| US20230251221A1 (en) | In-situ evaluation method and system for loess collapsibility based on non-destructive time-domain reflection technology | |
| Beckett et al. | Macrostructural changes in compacted earthen construction materials under loading | |
| CN107300521A (zh) | 膨胀土开裂含水量的测定方法及测定装置 | |
| Li et al. | A new approach to measure soil shrinkage curve | |
| Zhu et al. | Laboratory and centrifugal model tests on failure mechanism of canal slopes under cyclic action of wetting–drying | |
| Xu et al. | Soil water content detection based on acoustic method and improved Brutsaert’s model | |
| Afana et al. | Determination of soil erosion using laser scanners | |
| CN109826175A (zh) | 一种土工合成材料加筋土填筑质量的检测方法 | |
| CN111539380A (zh) | 一种基于岩石裸露率的喀斯特山地土壤有机碳储量与碳密度估算方法 | |
| CN116990330A (zh) | 一种筑堤土料压实度测量方法及装置 | |
| Orense et al. | From micro to macro: An investigation of the geomechanical behaviour of pumice sand | |
| CN114782823B (zh) | 一种基于钻孔取芯和孔内图像识别的砌石坝容重检测方法 | |
| Liu et al. | Model test study on seepage of jointed loess | |
| Tian et al. | Combined penetrometer and standing wave ratio probe to measure compactness and moisture content of soils. | |
| Al Zubaydi | Effect of wetting and drying cycles on swell/collapse behavior and cracks of fine–grained soils | |
| Bathula et al. | Application of digital image processing to determine the properties of aggregates and soil using MATLAB: a case study | |
| Beckett et al. | A novel image-capturing technique for the experimental study of soil deformations during compaction | |
| CN101240552A (zh) | 填筑土料快速击实控制法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |