[发明专利]一种填筑工程压实质量的振动能量在线检测系统

说明书

一种填筑工程压实质量的振动能量在线检测系统，包括碾压机、速度拾振器、信号采集分析仪、卫星定位接收机。在填筑层碾压施工时，控制碾压机行驶速度与振动作业频率恒定。碾压机振动轮振动信号被安装在其上的速度拾振器感知，然后被信号采集分析仪采样形成振动数字信号；同时信号采集分析仪也接收卫星定位接收机提供与振动信号相关的位置信号。对采集的振动信号进行速度峰值捕捉，可计算振动轮的极值压实动能。最后建立填筑层位置、碾压遍数与极值压实动能之间关系，形成碾压区域时空压实指标三维分布图。本发明填筑工程压实质量的振动能量在线检测系统与无人驾驶或自动驾驶碾压机结合，可实现填筑工程无人化、智能化连续填筑压实流水线施工作业。

技术领域

本发明属于土石填筑工程技术领域，可用于压实质量在线检测，特别涉及一种填筑工程压实质量的振动能量在线检测系统。

背景技术

大量建设的基础设施与能源等工程都涉及土石方填筑施工，如路基、坝基或坝体等填筑压实。填筑工程的压实质量一直是土石方工程质量的一个重要指标，它直接影响填筑体的强度和稳定性，影响填筑体的使用性能和使用寿命。因此，许多针对土石方工程填筑质量的检测装备与技术一直是研发的重点。

压实质量检测测可分为直接法、间接法，前者包括灌砂法、环刀法、核子密度湿度仪法、灌水法等，后者包括压实度检测法、探地雷达法、瑞利波法、电磁法、电阻率测试法和冲击响应频谱法等。

直接法为抽样检测法，只能反映某些点的压实状况，不能反映整个工作面的压实质量，且属于有损检测，对原路基或填筑体的扰动较大。此外，直接方法检测装备繁杂且笨重，检测流程多而繁复，导致直接法检测效率低、人力及经济费用高，无法满足工程机械化快速施工的要求。

近年来，国内外对于填筑压实质量检测的研究主要集中在间接法检测装备与技术方面，如压实度的指标有CMV、K_s、E_vib和THD等。最近，White等提出MDP方法，并与CMV进行对比，张润利等应用竖向振动加速度来直接表征土层密实度开发了振动压实度计量仪，徐光辉等应用振动加速度表示路基结构抗力变化信息，李庆斌等提出基于压实振动声波的检测方法。所有检测这些压实度指标的机载压实度检测技术都将检测仪器安装在压实机械上，通过采集加速度、力/位移、机器净驱动功率等信号，对采集到的信号进行分析处理，最后提出相应压实度指标。压实质量间接检测法获得的指标不是直接检测填筑料的密实度，且检测精度低、检测装备昂贵，无法满足填筑压实质量定量检测要求。

因此，土石方施工的填筑工程亟需一种检测压实质量精度高、实时、无损的间接检测装备与技术。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种填筑工程压实质量的振动能量在线检测系统，能对填筑层的压实质量进行快速无损在线检测，即通过对碾压机振动压实过程中振动轮的振动速度信号的采集，检测速度峰值，计算振动轮振动能量，得到填筑层压实质量指标值，可以用于填筑工程连续压实质量实时检测与控制。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种填筑工程压实质量的振动能量在线检测系统，安装于碾压机1上，所述碾压机1的振动轮既是实施碾压施工作业的激振设备，又是检测压实质量的对象，其特征在于，包括：

速度拾振器4，固定安装于碾压机1的振动轮上，直接感知振动轮的竖向振动速度；

信号采集分析仪3，直接计算碾压机1振动轮的竖向振动能量，将振动能量峰值作为压实质量的压实度指标。

所述信号采集分析仪3计算竖向振动能量的公式为：

其中m为碾压机1的振动轮质量，v(t)是振动轮的竖向振动速度。

振动能量峰值与压实度指标的具体对应关系为：