基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法，包括：采集振动轮竖向振动信号；计算单个振动周期内，振动轮从最高位置向下运动至最大正向动能期间的最大正向动能增量

【技术实现步骤摘要】
基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法


[0001]本专利技术涉及无损检测
，特别涉及一种用于压实质量在线检测的基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法
。

技术介绍

[0002]现有填筑工程压实质量连续检测方法中提出的压实质量连续检测指标主要有压实计值
CMV、
机器驱动功率
MDP、
土壤刚度参数
K
s
、
振动模量值
E
vib
和总谐波失真
THD
等
。
[0003]其中，
CMV
基于加速度信号频谱分析计算得到，以二次谐波和基波幅值比值计算得到，其数据离散性较大
、
数据稳定性较差，检测精度有待提升；
MDP
为净驱动功率指标，计算过程比较复杂，不便于使用；
k
s
为反映土体刚度的指标，其计算过程繁杂，不便于使用；
E
vib
为反映土体弹性模量的指标，其计算过程繁杂，不便于使用；
THD
为基于加速度信号频谱分析计算得到，以二次谐波至
N
此谐波幅值平方积分求和之后再开平方，然后再除以一次谐波幅值计算得到，其数据离散性较大，数据稳定性较差，检测精度有待提升
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法，以解决现有填筑工程压实质量检测方案所存在检测精度差/>、
数据离散程度高以及无法直接反应土体被压缩所吸收能量变化情况的技术问题
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]一种基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法，包括：
[0007]采集碾压施工过程中碾压机的振动轮与长方体型受压土体相互作用时产生的竖向振动信号；其中，竖向振动信号为竖向加速度信号；
[0008]基于所述竖向振动信号，计算振动轮在单个振动周期内，从最高位置向下运动至最大正向动能期间的最大正向动能增量
E3；
[0009]基于碾压机性能参数及碾压施工参数，计算振动轮在单个振动周期内，从最高位置向下运动直至达到最大正向动能过程中所作压实功
E1；
[0010]基于所述长方体型受压土体的尺寸参数，计算振动轮向下运动时从首次与土体接触至最大正向动能期间，所述长方体型受压土体的体积
V
cu
以及所述长方体型受压土体内部单位半椭球体的体积
V
el
；
[0011]基于
E1、E3、V
cu
以及
V
el
，计算单位半椭球体有效压实功；
[0012]基于单位半椭球体有效压实功判断压实质量，并通过机载显示器实时显示
。
[0013]进一步地，基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法还包括：
[0014]获取与碾压位置相关的碾压机空间位置信号；
[0015]根据所述单位半椭球体有效压实功和所述碾压机空间位置信号，确定碾压区域并分析记录压实轨迹
、
行车速度和碾压遍数，以所述单位半椭球体有效压实功为压实度或相对密度，生成现场填筑碾压作业时的碾压区域时空压实度或相对密度指标分布图，并将所
述碾压区域时空压实度或相对密度指标分布图在机载显示器和远程监控中心的显示器上进行同步显示
。
[0016]进一步地，所述单位半椭球体有效压实功的计算公式如下：
[0017][0018][0019]E
2i
＝
E
1i
‑
E
3i
；
[0020]其中，
ECW
s
表示单位半椭球体有效压实功；表示第
i
个振动周期内的单位半椭球体有效压实功，
i
＝
1,2,
…
,N
，
N
为预设的周期数；
E
2i
表示第
i
个振动周期内长方体型受压土体被压缩所吸收的能量；
E
1i
表示第
i
个振动周期内振动轮从最高位置向下运动直至达到最大正向动能过程中所作压实功；
E
3i
表示第
i
个振动周期内振动轮从最高位置向下运动至最大正向动能期间的最大正向动能增量
。
[0021]进一步地，基于所述竖向振动信号，计算振动轮在单个振动周期内，从最高位置向下运动至最大正向动能期间的最大正向动能增量
E3，包括：
[0022]对所述竖向振动信号进行滤波，并捕捉每个振动周期内的振动轮在最高位置处的速度以及向下运动时的速度峰值；
[0023]根据单个振动周期内的振动轮在最高位置处的速度以及向下运动时的速度峰值，分别计算得到单个振动周期内的振动轮向下运动的起始点位置的动能和单个振动周期内的振动轮向下运动时与土体接触过程中速度最大时的动能；
[0024]基于单个振动周期内的振动轮向下运动的起始点位置的动能和振动轮向下运动时与土体接触过程中速度最大时的动能，计算振动轮在单个振动周期内，从最高位置向下运动至最大正向动能期间的最大正向动能增量
E3，公式如下：
[0025]E3＝
E
k1
‑
E
k0
；
[0026]其中，
E
k1
表示单个振动周期内振动轮向下运动时与土体接触过程中速度最大时的动能；
E
k0
表示单个振动周期内振动轮向下运动的起始点位置的动能
。
[0027]进一步地，所述速度峰值通过自适应波峰检测算法获取
。
[0028]进一步地，
E1的计算公式如下：
[0029][0030]其中，
W
表示振动轮的径向荷载；
F
表示振动时的激振力；表示振动轮运动滞后偏心块的相位差；
A
表示振动轮工作振幅
。
[0031]进一步地，
V
el
和
V
cu
的计算公式如下：
[0032][0033]V
cu
＝
l
×
w
×
h
；
[0034]其中，
a
表示单位半椭球体长半轴，
b
表示单位半椭球体短半轴，
c
表示单位半椭球体极半轴；
l
表示长方体型受压土体的长度；
w
表示长方体型受压土体的宽度；
h
表示长方体型受压土体的高度
。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法，其特征在于，所述基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法包括：采集碾压施工过程中碾压机的振动轮与长方体型受压土体相互作用时产生的竖向振动信号；其中，竖向振动信号为竖向加速度信号；基于所述竖向振动信号，计算振动轮在单个振动周期内，从最高位置向下运动至最大正向动能期间的最大正向动能增量
E3；基于碾压机性能参数及碾压施工参数，计算振动轮在单个振动周期内，从最高位置向下运动直至达到最大正向动能过程中所作压实功
E1；基于所述长方体型受压土体的尺寸参数，计算振动轮向下运动时从首次与土体接触至最大正向动能期间，所述长方体型受压土体的体积
V
cu
以及所述长方体型受压土体内部单位半椭球体的体积
V
el
；基于
E1、E3、V
cu
以及
V
el
，计算单位半椭球体有效压实功；基于单位半椭球体有效压实功判断压实质量，并通过机载显示器实时显示
。2.
如权利要求1所述的基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法，其特征在于，所述方法还包括：获取与碾压位置相关的碾压机空间位置信号；根据所述单位半椭球体有效压实功和所述碾压机空间位置信号，确定碾压区域并分析记录压实轨迹
、
行车速度和碾压遍数，以所述单位半椭球体有效压实功为压实度或相对密度，生成现场填筑碾压作业时的碾压区域时空压实度或相对密度指标分布图，并将所述碾压区域时空压实度或相对密度指标分布图在机载显示器和远程监控中心的显示器上进行同步显示
。3.
如权利要求1所述的基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法，其特征在于，所述单位半椭球体有效压实功的计算公式如下：在于，所述单位半椭球体有效压实功的计算公式如下：
E
2i
＝
E
1i
‑
E
3i
；其中，
ECW
s
表示单位半椭球体有效压实功；
ECW
si
表示第
i
个振动周期内的单位半椭球体有效压实功，
i
＝
1,2,
…
,N
，
N
为预设的周期数；
E
2i
表示第
i
个振动周期内长方体型受压土体被压缩所吸收的能量；
E
1i
表示第
i
个振动周期内振动轮从最高位置向下运动直至达到最大正向动能过程中所作压实功；
E
3i
表示第
i
个振动周期内振动轮从最高位置向下运动至最大正向动能期间的最大正向动能增量
。4.
如权利要求1所述的基于半椭球压实功的填筑工程压实质量连续检测方法，其特征在于，基于所述竖向振动信号，计算振动轮在单个振动周期内，从最高位置向下运动至最大正向动能期间的最大正向动能增量
E3，包括：对所述竖向振动信号进行滤波，并捕捉每个振动周期内的振动轮在最高位置处的速度以及向下运动时的速度峰值；根据单个振动周期内的振动轮在最高位置处的速度以及向下运动时的速度峰值，分别
计算得到单个振动周期内的振动轮向下运动的起始点位置的动能和单个振动周期内的振动轮向下运动时与土体接触过程中速度最大时的动能；基于单个振动周期内的振动轮向下运动的起始点位置的动能和振动轮向下运动时与土体接触过程中速度最大时的动能，计算振动轮在单个振动周期内，从最高位置向下运动至最大正向动能期间的最大正向动能增量
E3，公式如下：
E3＝
E
k1
‑
E
k0
；其中，
E
k1
表示单个振动周期内振动轮向下运动时与土体接触过程中速度最大时的动能；
E
k0
表示单个振动周期内振动轮向下运动的起始点位置的动能
。5.<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆龙，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：