一种提高路基填料改良试验效率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高路基填料改良试验效率的方法，通过将填料改良土试验过程中所得的击实试验结果应用最小二乘法进行曲线拟合，能够准确、快速的求出了不同颗粒成分土的击实试验拟合方程及其误差，减少了试验工作量，缩短试验周期，提高工作效率；对未实施的化学填料改良方案通过LS-SVM模型进行预测，并使误差控制在可控范围内，减少了改良土试验组数，缩短了试验工期，节省了大量试验经费，达到了预期控制目标值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路、公路等路基填料改良试验领域，具体地指一种提尚路基填料改 良试验效率的方法。
技术介绍
我国幅员辽阔，地质条件复杂多样，土的地域性分布也不尽相同，优质填料相对匮 乏，因此整条铁路、公路（尤其是高速铁路或高速公路）选用天然优质填料从成本和填料的 供应上都存在着不小的困难，对沿线不合格填料进行改良（主要包括物理改良和化学改良 两种）后加以应用恰能解决这一难题，不仅可充分利用铁路沿线的土料资源、缩短建设工 期，而且节约建设成本，具有良好的适用性和经济性。 不同区域的路基填料由于所含矿物成分、颗粒成分不同，适合的改良掺和料类型 (如水泥、石灰、砂砾等粗颗粒等）及其掺和比也不一样，改良后对应的试样饱和抗压强度 值差异很大，因此每个涉及到填料改良项目的试样数量多、组合多样，不仅需要投入大量人 力、物力来寻找最佳的填料配合比，而且过程繁琐，试验周期漫长。目前，国内外室内填料改良试验是通过击实试验、无侧向抗压强度试验来完成，常 规做法是：首先对于每种需改良填料的掺和料类型、掺和比例结合填料特点、工程经验通过 "试掺试验"最终找到满足技术标准要求条件下的最佳掺和比；其次同一种掺和比试样分多 份（一般为5~6份）平行进行击实试验以测定其在标准击实功作用下含水量与干密度之 间的关系，绘制"干密度-含水量关系曲线"，以此找出这种掺和比填料改良后的最大干密 度和最优含水量，同时测定该条件下对应的抗压强度试验值；不同填料、不同掺和比条件下 以此类推、重复试验。因此常规填料改良试验工作量大、耗时多、周期长，需要投入大量的人 力、物力，试验周期往往制约着工程设计进度，且试验精确度往往不高。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要解决上述
技术介绍
的不足，提供一种提高路基填料改良试验 效率的方法，以快速、准确获取击实试验结果以及找出满足无侧限抗压强度要求条件时对 应的改良土掺和比 本专利技术的技术方案为：，其特征在于，它包 括以下步骤： 1)将不小于三份的同一掺和比改良土试样平行进行击实试验，分别测得其含水 量、干密度试验值； 2)剔除试验结果的异常值，绘制干密度与含水量关系曲线； 3)采用最小二乘法对绘制的曲线进行不同阶数的曲线拟合； 4)确定最优阶数拟合方程，根据拟合后曲线得到改良土的最大干密度P dmax和最 佳含水量ω。指标； 5)以此类推，得到不同掺和比改良土的最大干密度P ^iax和最佳含水量ω。指标； 6)选取若干个不同掺和比改良土，利用上述所得的不同掺和比改良土最大干密度 P &和最佳含水量ω。指标，对其进行无侧限饱和抗压试验，以求得无侧限饱和抗压值； 7)对于未进行无侧限饱和抗压试验的不同掺和比改良土，采用LS-SVM模型进行 估算其无侧限饱和抗压值； 8)根据路基设计要求强度，确定最佳改良土的掺和比。 运用本专利技术所示的方法进行路基填料改良试验，可有效提高改良土试验效率，加 快试验进度，提高试验精确度，及时应用于设计、施工，同时可节省试验经费，具有良好的经 济、技术与社会效益。【附图说明】 图1为不同阶数击实试验拟合曲线。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。 本实施例的一种提尚路基填料改良试验效率的方法，它包括以下步骤： 1)将同一掺和比（如水泥、石灰或粗颗粒等）的改良土多份（不小于3份）试样 平行进行击实试验，分别测得其含水量、干密度试验值； 2)剔除试验结果的异常值，绘制干密度与含水量关系曲线； 3)采用最小二乘法对绘制的曲线进行不同阶数的曲线拟合； 4)确定最优阶数拟合方程，根据拟合后曲线得到改良土的最大干密度P dmax和最 佳含水量ω。指标； 不同阶数拟合方程如下所示： 1)阶数η = 2时的情况： P d= 1. 08675+0. 09573 ω -〇· 00315 ω 2， 误差平方和 σ 2= 〇· 001224 ; 2)取阶数η = 3时的情况： P d= 2. 05971-0. 14171 ω +〇· 01517 ω 2-〇· 00045 ω3， 误差平方和 σ 3= 〇· 000094 ; 3)取阶数η = 4时的情况： p d= 3. 67316-0. 67299 ω+〇· 07857 ω 2-〇· 0037 ω 3+0. 00006 ω4， 误差平方和σ4=〇。 将上述得到试验数据进行曲线拟合（参考图1)，从图1可以看出，当阶数η = 2时， 所拟合的曲线误差较大，当阶数η = 4时，虽然拟合误差值为0,但由于阶数过高，增大计算 机计算工作量，影响计算速度；η = 3与η = 4的曲线拟合相近，且控制在误差范围内，因此 可以利用三阶多项式做拟合曲线方程，即可求解同一掺和比改良土的最大干密度和最佳含 水量； 5)以此类推，得到不同掺和比改良土的最大干密度P ^iax和最佳含水量ω。指标； 本实施例是采用最小二乘法曲线拟合法，可实现在满足基本试验组数或份数情况 下较快速确定不同掺和比改良土的最大干密度P dniax和最佳含水量ω。指标，较常规改良试 验组数（一般规定为5~6组）明显减少，提高了试验效率，同时提高了试验的精确度，减 少了常规人工作图求解的随意性或人为误差。 6)选取若干个不同掺和比改良土，利用上述所得的不同掺和比改良土最大干密度 P &和最佳含水量ω。指标，对其进行无侧限饱和抗压试验，以求得无侧限饱和抗压值； 例如：分别选取4%水泥、6%水泥、8%水泥的掺和比改良土，利用步骤1)~4)，求 得不同比例下改良土的最大干密度P d_和最佳含水量ω。指标，并对不同比例下改良土进 行无侧限饱和抗压试验，以求得无侧限饱和抗压值，其结果如表一所示： 表一 从表一可以看出，当掺入6%水泥时，填料强度已高于规范要求的350kPa，已满足 尚铁要求； 7)对于未进行无侧限饱和抗压试验的不同掺和比改良土，采用LS-SVM模型进行 估算其无侧限饱和抗压值； 例如：在试验过程中未考虑到掺入水泥量为5 %的情况，采用LS-SVM模型进行 估算；通过建立网络模型，预测出掺入水泥量为5 %的改良土的无侧限饱和抗压强度为 355kPa，可以满足规范要求；为了证明本模型预测结果的准确性，在化验室进行了实地验 证，得出实际饱和无侧限抗压强度为368kPa，预测误差仅为3. 5%。 本实施例对未实施的化学填料改良方案通过LS-SVM模型进行预测，并使误差控 制在可控范围内，减少了改良土试验组数，缩短了试验工期，节省了大量试验经费，达到了 预期控制目标值。 以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术的结构做任何形式上的 限制。凡是依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均 仍属于本专利技术的技术方案的范围内。【主权项】1. ，其特征在于，它包括以下步骤： 1) 将不小于三份的同一掺和比改良土试样平行进行击实试验，分别测得其含水量、干 密度试验值； 2) 剔除试验结果的异常值，绘制干密度与含水量关系曲线； 3) 采用最小二乘法对绘制的曲线进行不同阶数的曲线拟合； 4) 确定最优阶数拟合方程，根据拟合后曲线得到改良土的最大干密度P dmadP最佳含 水量《。指标； 5) 以此类推，得到不同掺和比改良本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高路基填料改良试验效率的方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)将不小于三份的同一掺和比改良土试样平行进行击实试验，分别测得其含水量、干密度试验值；2)剔除试验结果的异常值，绘制干密度与含水量关系曲线；3)采用最小二乘法对绘制的曲线进行不同阶数的曲线拟合；4)确定最优阶数拟合方程，根据拟合后曲线得到改良土的最大干密度ρdmax和最佳含水量ω0指标；5)以此类推，得到不同掺和比改良土的最大干密度ρdmax和最佳含水量ω0指标；6)选取若干个不同掺和比改良土，利用上述所得的不同掺和比改良土最大干密度ρdmax和最佳含水量ω0指标，对其进行无侧限饱和抗压试验，以求得无侧限饱和抗压值；7)对于未进行无侧限饱和抗压试验的不同掺和比改良土，采用LS‑SVM模型进行估算其无侧限饱和抗压值；8)根据路基设计要求强度，确定最佳改良土的掺和比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松，詹学启，姜鹰，刘庆辉，李玉良，张占荣，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42