自动连续压实度检测技术在粉质土路基中的应用研究

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压实作业是保证公路施工质量、影响公路使用寿命的关键工序,采用行之有效的检测方法是保证压实质量的重要手段。与传统路基压实度检测方法相比,自动连续压实度检测技术具有快速、时效和无损等特点,有效弥补了传统检测方法存在的不足,在提高检测精度的同时,减少了人为干预,降低了检测数据造假的可能性,对保证公路路基压实质量具有重要意义。为了验证该技术在粉质土路基压实度检测中应用的可行性,本文依托密涿高速廊坊至北三县段连接线工程,展开对自动连续压实度检测技术在粉质路基土中的应用研究。进行的主要工作和研究成果如下:1)结合粉土的物理特性和力学特性,分析了粉土路基难以压实的原因,研究了粉土路基压实过程中的影响因素及其改良方法。通过研究粉土路基振动压实机理,在“振动轮—扰动土”二自由度数学模型基础上,根据动力学平衡方程,得到了压路机垂直振动加速度与路基土刚度和阻尼直接关联的结论,表现为垂直振动加速度与刚度成正比,与阻尼成反比,这种规律可以用于反映路基土体压实过程中的压实状况,从而为自动连续压实度检测技术提供了理论基础。2)通过Matlab仿真软件对建立的“振动轮-扰动土”二自由度数学模型进行了模拟仿真,得到了压路机振动加速度与路基土刚度(阻尼)随振动时间变化的三维仿真模拟图。通过对仿真结果分析,验证了二自由度数学模型的可行性及动力学平衡方程推导结论的正确性,即用压路机垂直振动加速度表示路基土压实度是可行的,进一步夯实了本文理论基础。3)针对密涿高速工程采用的大厂粉土、香河粉土以及三河南粉土分别进行了路基土室内试验、加速度信号现场采集试验以及灌砂法关联检测试验。根据试验结果,分析了压路机垂直振动加速度有效值与三种粉土路基压实度之间的相关关系,并分别建立了模型关系式。结合三种粉土细颗粒含量分析结果,得到了细颗粒含量对粉质土压实度和振动轮垂直加速度有效值模型公式的影响规律,并建立了针对粉土路基的自动连续压实度检测模型关系式,为该技术在粉土路基中的应用提供了理论基础。试验结果表明:通过现场试验采集的压路机垂直振动加速度有效值与灌砂法检测的粉土路基压实度之间的关联度较高,因此,自动连续压实检测技术在粉土路基中具有较好的工程实用性。
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