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基于振动能量的堆积体强夯质量智能检测方法及其应用技术

技术编号:43579059 阅读:3 留言:0更新日期:2024-12-06 17:44
本发明专利技术公开一种基于振动能量的堆积体强夯质量智能检测方法,通过监测强夯过程中夯锤的加速度时程曲线,基于机械动能以及响应信号的能量耗散原理,提出了强夯质量智能检测指标,建立强夯质量智能检测指标与夯沉量、动力触探值等相关关系,提出了一种基于振动能量的堆积体强夯质量智能检测方法,实现实时、准确检测强夯质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超高宽幅堆积体强夯质量智能检测。具体地,本专利技术涉及强夯过程中强夯质量检测方法。


技术介绍

1、强夯法又称动力固结法,即用起重设备反复将夯锤起吊到一定高度,然后利用自动脱钩释放载荷或带锤自由落下的方式,使夯锤的动能在土中形成强大的冲击波和高应力,从而提高地基的强度、降低压缩性、改善其抵抗振(震)动液化能力、消除湿陷性等的一种方法。该法自1969年由法国menard技术公司首创以来以其经济易行、效果显著、设备简单、施工方便、材料节省、质量易控、适用范围广、施工周期短等突出的优点,在世界各地多种类型、多种目的的地基处理工程中得到了日益广泛的应用。强夯质量检测是指通过对影响强夯地基加固效果的因素进行检测来确定强夯地基加固的质量及其变化趋势,目的是保证强夯法施工能够实现设计要求的处理效果。

2、传统的检测强夯质量效果的手段是采用点测试的动力触探和静力载荷试验方法,这些传统的地基加固效果的检测方法可较直观地掌握强夯地基处理效果,但是工作效率较低,对场地环境要求较多,原位测试工作即使能够开展,测点也相对较少,而且只是点上测试,不能在平面上全面均匀地进行加固地基效果的整体检测。

3、因此本专利技术通过监测强夯过程中夯锤的加速度时程曲线,基于机械动能以及响应信号的能量耗散原理,提出了强夯质量智能检测指标,建立强夯质量智能检测指标与夯沉量、动力触探值等相关关系,提出了一种基于振动能量的堆积体强夯质量智能检测方法。

4、同济大学李万莉《冲击加速度测试法在强强夯时检测中的应用》首先介绍了几种不同实时测量夯沉量的方法以及利用强夯冲击时夯锤的加速度或土的受力变换来实时检测强夯程度的方法.通过实验发现加速度的峰值和作用时间与夯沉量有着非常紧密的关系.峰值的变化规律基本和累积夯沉量保持一致,作用时间的变换和单次夯沉量的变化类似.最后,提出了利用mems加速度传感器和无线芯片作为加速度采集系统的新方法。但是文章并未提出针对于施工现场的强夯质量的连续检测方法以及检测效果。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于通过监测强夯过程中夯锤的加速度时程曲线,实时检测强夯质量指标,提出了一种基于振动能量的堆积体强夯质量智能检测方法。

2、本专利技术的上述目的是通过如下技术方案实现的。

3、本专利技术提供一种铁路路基振动碾压过程中基于填料密度实时检测的压实质量控制方法,其包括如下步骤:

4、步骤1:在夯机主体布置北斗定位装置,在夯锤上布置加速度传感器,在强夯过程中监测不同强夯次数实测夯锤加速度时程曲线f(x1),x1为时间;

5、步骤2:基于夯锤-参振填料耦合作用原理,提出强夯过程系统动力学理论方程,采用matlab/simulink与abqus数值计算软件或者mathematics软件求解上述动力学耦合动力学理论方程,获取不同强夯次数夯锤的模拟加速度时程曲线f(x2),x2为时间;

6、步骤3:采用频域积分方法,对实测夯锤加速度时程曲线f(x1)以及夯锤的模拟加速度时程曲线f(x2)进行一次积分,分别得到夯锤实测以及模拟速度时程曲线g(x1)与g(x2);

7、步骤4:根据动能守恒原理,建立强夯过程中的动能守恒系统,即夯锤与参振填料的动能守恒状态方程;

8、步骤5:对于夯锤而言,参振填料的动能被称为夯锤动能损失量记为w;随着强夯质量的增加,填料的参振质量随着增加,填料的动能越大,即动能损失量越大;

9、步骤6:根据夯锤加速度时程曲线f(x1),采用emd-hilbert-huang变化,计算不同强夯次数强夯振动信号能量;

10、步骤7:基于能量守恒状态方程,通过步骤6计算不同强夯次数的振动信号的动能损失量;

11、步骤8:通过水准仪与标尺测量每次强夯前路基面的标高h1与强夯后路基面的标高h2,常规检测指标“夯沉量”h等于每次强夯前路基面的标高h1-强夯后路基面的标高h2;

12、步骤9:构建动能损失量、振动能量与常规指标“夯沉量”的相关关系,提出失量、振动能量与常规指标相关性系数;

13、步骤10:通过现场试验验证动能损失量、振动能量与常规指标“夯沉量”的相关性系数均大于0.8,则强夯质量智能检测指标“动能损失量”、“振动能量”与常规指标“夯沉量”之间属于强相关关系,即可用“动能损失量”、“振动能量”双指标控制强夯质量。

14、有益效果

15、(1)本专利技术属于一种强夯施工过程中堆积体填料强夯质量的无损的实时检测方法;

16、(2)本专利技术对不同种类填料的强夯工艺提出控制方法,有效避免了强夯过程中的过夯与欠夯;

17、(3)本专利技术不止运用于铁路,还可以广泛运用于公路、水利以及机场施工。

18、本专利技术提出的生产方法,操作简单,可实施性强,且是一种效率极高的强夯质量智能检测方法。本专利技术在施工阶段完成压实质量的检测并在压实状态下不佳的区域进行施工工况的调整,避免了过压与欠压,大大提高了高速铁路路基施工质检效率,经济社会效益显著。

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【技术保护点】

1.基于振动能量的堆积体强夯质量智能检测方法,其包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于振动能量的堆积体强夯质量智能检测方法,其特征为:所述步骤3包括如下内容:所述频域积分方法中的时域与频域之间转换采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation);傅里叶变换的积分定理为:

3.根据权利要求1所述的基于振动能量的堆积体强夯质量智能检测方法,其特征为:所述步骤6包括如下内容:

4.一种非易失性存储介质,其特征在于,所述非易失性存储介质包括存储的程序,其中,所述程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行权利要求1至3中任意一项所述的方法。

5.一种电子装置,其特征在于,包含处理器和存储器;所述存储器中存储有计算机可读指令,所述处理器用于运行所述计算机可读指令,其中,所述计算机可读指令运行时执行权利要求1至3中任意一项所述的方法。

【技术特征摘要】

1.基于振动能量的堆积体强夯质量智能检测方法,其包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于振动能量的堆积体强夯质量智能检测方法,其特征为:所述步骤3包括如下内容:所述频域积分方法中的时域与频域之间转换采用快速傅里叶变换(fast fourier transformation);傅里叶变换的积分定理为:

3.根据权利要求1所述的基于振动能量的堆积体强夯质量智能检测方法,其特征为:所...

【专利技术属性】
技术研发人员:蔡德钩闫宏业苏珂毕宗琦李竹庆刘晓贺梁经纬王李阳朱忠林程远水
申请(专利权)人:中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所
类型:发明
国别省市:

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