[发明专利]一种接触式碾压机集成压实动量检测系统与方法

说明书

一种接触式碾压机集成压实动量检测系统与方法，包括振动传感器、工控机、数据采集仪、GPS/BDS接收机和机载显示器。碾压填筑层时，碾压机振动轮与土体相互作用产生的振动信号被安装在与振动轮直接连接的支架上的振动传感器接收，然后被数据采集仪采样形成振动数字信号；同时数据采集仪接收GPS/BDS提供的空间位置信号。工控机对采集的振动信号进行滤波和速度峰值捕捉，计算振动轮的极限压实动量，进而得出动量压实值。最后结合GPS/BDS空间位置信息在机载显示器上呈现碾压区域时空压实度指标分布图。本发明具有精确、连续、实时、离散性小、成本低等特点，与无人碾压或智能决策功能融合可实现无人化、智能化碾压作业。

技术领域

本发明属于土石方填筑工程技术领域，可用于压实质量在线检测，特别涉及一种接触式碾压机集成压实动量检测系统与方法。

背景技术

随着全球高速公路、铁路、机场、建筑物、桥、水库和大坝等的修建，越来越多基础设施与能源工程设施均涉及土石方填筑施工，而填筑材料的压实度是控制土石方填筑质量的一个重要指标，它直接影响土石方工程的强度和稳定性，进而影响整个及基础设施与能源工程设施的使用性能和使用寿命，因此土石方工程填筑质量检测装备与技术一直是土石方填筑工程技术领域的研究重点。

检测装备与技术按照检测方式的不同，大致可以分为直接法、间接法。直接法包含灌砂法、环刀法、核子密度湿度仪法等，间接法包含机载压实度检测仪法、探地雷达法、瑞利波法、电磁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、坝体或其他类型土石方工程的扰动较大，此外，该方法的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，因此会严重制约施工进度，降低公路、铁路、机场和大坝等施工效率和工程经济性。

目前，国内外对于填筑质量检测方面的研究，主要集中在间接法检测装备与技术方面，如连续压实控制技术、碾压机集成压实监控技术和智能压实技术，相应提出的压实度指标主要有CMV、MDP、K_s、E_vib和THD等。间接法属于间接反映填筑料填筑质量的检测方法，检测精度低且检测装备昂贵，无法满足土石方工程填筑质量的高标准要求，昂贵的检测设备且会大幅降低工程经济性，目前检测精度高、高效且同时适用多种不同填筑材料的间接检测方法还较为匮乏。

综上所述，土石方填筑工程技术领域亟需一种检测精度高、实时高效、接触式的无损检测装备与技术。

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接触式碾压机集成压实动量检测系统与方法，对多种不同类型填筑料压实质量检测与控制同时适用，具有数据离散性小、检测精度高、高经济性等优点，本发明在不破坏填筑体的前提下，可用于土石方工程填筑质量连续实时检测与控制。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种接触式碾压机集成压实动量检测系统，包括振动传感器、数据采集仪、工控机、GPS/BDS接收机与机载显示器；

所述振动传感器用于获取碾压机振动轮与土体碾压层相互作用时产生的竖向振动信号；

所述GPS/BDS接收机用于获取与碾压位置相关的空间位置信号；

所述数据采集仪用于同步采集所述竖向振动信号及与碾压位置相关的空间位置信号，并传输至所述工控机；

所述工控机对所述竖向振动信号进行滤波和速度峰值捕捉，计算得到振动轮的极限压实动量，进而计算出动量压实值，所述动量压实值可反映当前填筑碾压区域的实时压实度值，该值为一种新的压实度指标，可用于表征填筑碾压区域的压实质量；并结合碾压机的当前位置坐标，生成现场填筑碾压作业时的碾压区域时空压实度指标分布图；

所述机载显示器用于实时显示所述碾压区域时空压实度指标分布图。