[发明专利]路基碾压中特征波识别方法

说明书

路基碾压过程中特征波的识别方法、碾压状态判别方法及其应用，包括将加速度传感器布置于正在施工中的填料之中，进行实时加速度信号的采集工作，获得非稳态信号的加速度时程曲线；将上述非稳态信号分解为稳定的且具有稳定序列的IMF特征数据序列，并采用经验模态分解EMD对加速度非稳态信号进行平稳化处理等。通过对地面测点振动波的实时监控，并通过振动波的分解方法从而将最具有振动压路机振动特性的振动波进行提取并进行特征的分析，通过提取的最具有振动压路机压实特性的特征波对填料的碾压状态进行评价。在振动压实过程中填料中的能量随压实遍数的增加而增加，从而可以直接通过分析特征波能量直接判断填料的碾压状态。

技术领域

本发明涉及一种状态判别方法及其应用，尤其是涉及一种路基碾压过程中特征波的识别方法、碾压状态判别方法及其应用，属于铁路建设设计领域。

背景技术

根据2020年8月我国《新时代交通强国铁路先行规划纲要》提出我国铁路网将率先建成，实现铁路网国内国外互联互通，并指出到2035年，全国铁路网达20万公里左右，其中高铁7万公里左右，20万人口以上城市实现铁路覆盖，50万人口以上的城市高铁通达。到2050年，将建成更加发达完善的现代化铁路网。随着我国高速铁路的里程的增加不可避免的是高速铁路路基施工段加长，因此我国对高速铁路路基方面的研究增多，而高速铁路填料方面的研究主要集中在施工过程中高速铁路路基质量的评估，而在高速铁路路基压实过程中由振动压路机施工而在填料中产生的振动波本身的研究较少。

在使用振动压路机进行高速铁路施工时，其振动压实的实质为利用振动波在填料土体中的传播而引起颗粒之间的相互振动从而使得颗粒间的摩擦力减小，孔隙比较小从而使之弹性模量和密度增加以达到路基的质量要求。在实际工程之中振动波在固体中传播其组成是非常复杂的，并非只包含了由振动压路机振动而产生的振动波，为此本发明提供了一种振动波分解方法，并提供了一种最具有振动压路机振动特性的特征波判别方法，并使用此特征波对碾压过程填料压实状态进行评价。现阶段对于填料压实状态振动波的评价方法采用多道面波法等手段，缺点有精确度不够主要应用方案有地质勘探等方面在填料压实状态检测方法中较少。此外，规范中所要求碾压过程中填料的压实状态评价方法主要以事后检测与间接检测等方法进行评判，例如Evd、K30、间接检测手段CMV、VCV等。

现有的高速铁路路基碾压过程中的振动波方面的研究方法主要是在施工完成之后，对已经施工完成的路基进行的根据人工制造的振动波对振动波进行分解以及进行进一步分析。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明公开一种路基碾压过程中特征波识别方法及碾压状态判别方法，其技术方案如下：

一种路基碾压过程中特征波的识别方法，包括如下步骤：步骤1：将加速度传感器布置于正在施工中的填料与振动轮的机架之上，进行实时加速度信号的采集工作，获得填料中非稳态信号的加速度时程曲线；

步骤2：将上述非稳态信号分解为稳定的且具有稳定序列的IMF特征数据序列，并采用经验模态分解EMD对加速度非稳态信号进行平稳化处理；

步骤3：将步骤2得到的IMF分量进行分形维数分析，对分解得到的稳态IMF分量进行分形维数的计算；

步骤4：通过步骤3中得到的各分量中的分形维数：填料中加速度时程信号的分形维数型状分为两类：1、波动型，2、正三角型；

步骤5：采集振动轮上的加速度时程曲线记为；

步骤6：将步骤3得到的IMF分量进行频谱分析，对分解得到的稳态IMF分量进行FFT，Fast Fourier Transform；将步骤5中采集得到的加速度时程曲线进行频谱分析；