[发明专利]一种基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法

说明书

一种基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法，包括的步骤是：利用常规点抽样检测方法测量得到现场试坑点试验结果；建立并选取合适的土石料压实质量评估模型；计算当前碾压施工作业面上每个网格处的压实质量；再结合空间插值方法，得到当前碾压施工全工作面任意位置处的压实质量；进一步地，根据压实质量控制准则，分析填筑碾压施工区域质量合格或不合格区域，计算当前碾压施工区域的压实质量的合格率；及时反馈指导现场施工，并实施补救措施，用以控制施工质量。本发明在不破坏土石方工程填筑体的前提下，可以简单、高效、连续、精确、全面地评估土石方工程填筑用土石料的填筑质量，以便于及时反馈控制其填筑质量。

技术领域

本发明属于土石方填筑施工质量控制技术领域，可用于土石方填筑质量连续评估，特别涉及一种基于集成声波检测技术的土石料压实质量连续评估方法。

背景技术

填筑期间的压实质量评估对于土石方工程比如土石坝工程的施工质量控制是关键环节之一，其对基础设施的安全和稳定运行具有决定性影响。填筑材料如土、骨料或沥青混合物的压实质量常规上通过现场某些离散点的密度、含水量、强度或模量的抽样检测进行评估。灌砂法、电石法、直接加热法、核子密度仪法和灌水法是目前被用于检测填筑料密度的常规检测方法。对于含水量，常规检测方法主要包含核子密度仪法、灌砂法和直接加热法。而动态圆锥贯入仪法和克莱格冲击土壤测试法是常规的填筑料强度检测方法。就填筑料模量来说，轻量弯沉仪法、土壤刚度计法和平板载荷法为常用的常规检测方法。然而常规方法有明显的缺点，如点抽样检测、有损检测、检测效率低、检测费用高、对于操作人员要求高等。因此，压实质量常规控制方法并不能有效反映整个填筑碾压作业区域的压实状态，也无法满足土石方工程快速机械化施工需求。

随着RICM(roller-integrated compaction monitoring)、IC(intelligentcompaction)技术、GPR(ground-penetrating radar)方法、瑞利波方法和其他检测检测方法的出现，常规检测方法存在的问题得到部分解决。RICM技术一般被用于土石方工程压实质量控制(QC)/质量保证(QA)，且当前主要被用于公路施工中。与压实状态相关的RICM指标值(RICMV)从安装在振动轮上的传感器获取的振动数据中计算得出，RICMV可被用来表征填筑材料如细粒土、粗粒土和沥青混合物的实时压实状态。若干RICMVs目前可被用来表征填筑料的压实质量，包含Geodynamic公司采用的CMV(compaction meter value)、Ammann公司采用的k_s和ACE系统(Ammann compaction expert)、Caterpillar公司采用的MDP(machinedrive power)和Bomag公司采用的OMEGA和BVC(Bomag variocontrol)系统。此外，White等提出了采用F_vib作为路面层的压实振动模量，Rinehart等指出THD(total harmonicdistortion)是评估土的压实状态的一种高敏感性指标。通过对填筑施工参数(碾压遍数、行车速度、振动状态和压实厚度)的实时监控，Liu等采用RICM技术监控评估土石坝和混凝土面板堆石坝的压实质量。结合AFC(automatic feedback control)技术和RICM，若干研究者已经提出采用IC技术来评估土石方填筑施工质量，其已被广泛应用于欧洲、日本和美国的公路工程中。另外，Karray等利用MASW(multichannel analysis of surface waves)方法评估Péribonka大坝坝基的深层压实情况，结果表明面波法在岩石探测方面有独一无二的应用潜力。Chiang等利用应力波方法检测和评估回填土的压实度。Shangguan等利用GPR技术监控沥青路面的压实状态。Austin等利用NIMRS(near-infrared and microwaveresonance sensing)技术监控沥青路面的压实质量。Tan等采用FBGS(fiber bragggrating sensing)技术研究了沥青路面的压实质量控制问题。