[发明专利]一种变参数智能调节高铁路基填料振动压实方法及系统

权利要求书

1.一种变参数智能调节高铁路基填料振动压实方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在获取沉降数据的基础上，实时测试填料干密度；

2)基于所测试的填料固有频率，确定最优振动参数；

3)通过变频器控制系统中的PLC模块，采用Modbus通信方式，实现对变频器工作参数的远程设定和调整，实现智能调节参数；

4)高铁填料振动压实智能联机系统建立。

2.根据权利要求1所述的一种变参数智能调节高铁路基填料振动压实方法，其特征在于：所述步骤1)中的实时测试填料干密度包括以下步骤：

（1）在振动压实仪上布设位移传感器，实时采集沉降数据；

（2）在获取沉降数据的基础上，实现压实沉降变形和填料干密度的实时转换；

（3）基于压实时间与所对应的干密度，形成压密曲线；

（4）基于压密曲线，开展压实性能分析。

3.根据权利要求2所述的变参数智能调节高铁路基填料振动压实方法，其特征在于：所述位移传感器采用丝孔安装方式，布设在振动压实设备框架位置，出线方式为电缆侧出，实时采集激振头的沉降数据。

4.根据权利要求2所述的变参数智能调节高铁路基填料振动压实方法，其特征在于：所述的步骤（2）中：沉降和干密度实时转换方法具体计算如下：

计算初始密度

(1)

式中，—填料总质量，—填料初始总体积，—压实筒面积；—填料初始厚度；

计算次振动压实后的密度

(2)

式中：——次振动压实后体积；——次压实筒面积；——次振动压实后填料的厚度；——沉降率，即沉降量与填料厚度的比值，；

设填料的总质量不变，且因压实而引起面积的增减可忽略不计，则

(3)

由上式结合（2）、（3）可得第N次压实时的干密度：

（4）

如果初密度已知，只要测定沉降量，就可以立即算出次振动压实后的；对次振动压实后的密度；

设为压实结束后的密度，利用沉降量与沉降率的关系，按式（4）可得：

（5）

式中，S_e为振动结束的总沉降；

（6）

根据上式，只要测试出初始阶段干密度，其他阶段只要测出沉降量即可计算出对应的密度；该智能压实设备中可通过位移计实时采集土体沉降，自动输出全压实过程干密度值，取压实后的干密度作为极值干密度。

5.根据权利要求2所述的变参数智能调节高铁路基填料振动压实方法，其特征在于：所述压密曲线开展压实性能分析依靠密实能量CEI和工后沉降能量TDI两个指标来量化填料的在压实阶段的压实性能，具体计算公式如下：

以压实次数为横坐标，压实度为纵坐标绘制压密曲线，压密曲线符合为指数曲线，其方程为：

式中，a,b为拟合参数，N表示振动次数，y表示压实度；

(7)

(8)

式中，为密实能量, 为工后沉降能量；

Ndes为96%压实度所对应的振动次数；Nmax为98%压实度做对应振动次数。

6.根据权利要求1所述的变参数智能调节高铁路基填料振动压实方法，其特征在于：计算所述最优振动参数的方法包括以下步骤：

采用振动压实仪针对来源于现场的特定级配的填料生成不同压实度的试样；

基于频谱曲线的模态分析法，获得不同压实度试样所对应的固有频率；

量化压实度与固有频率关系；

实际应用参数设置。

7.根据权利要求6所述的变参数智能调节高铁路基填料振动压实方法，其特征在于：所述量化压实度与固有频率关系采用如下（9）的函数关系，并采用拟合优度来定量评估其拟合程度，公式如（10）：

（9）

式中，为参数，为固有频率，为压实度；

（10）

式中，为拟合优度，其值越大，拟合精度越高；为实测固有频率值，为拟合曲线计算出来的固有频率值。