隨車(chē)壓實(shí)度實(shí)時(shí)檢測系統研究

摘要：在借鑒傳統檢測方法的基礎上，根據壓路機振動(dòng)信號與壓實(shí)程度的相關(guān)關(guān)系，提出了一種隨車(chē)壓實(shí)度實(shí)時(shí)檢測系統。該系統利用振動(dòng)傳感器采集壓路機振動(dòng)信號，并將該信號進(jìn)行A／D轉換，放大、濾波，在時(shí)域和頻域進(jìn)行數字信號處理，進(jìn)而提取出壓實(shí)度實(shí)時(shí)數值。通過(guò)大量現場(chǎng)試驗驗證，本系統計算出的壓實(shí)度值與傳統壓實(shí)度檢測結果。具有高度的一致性和準確性。
關(guān)鍵詞：壓實(shí)度；隨車(chē)檢測；實(shí)時(shí)；振動(dòng)

壓實(shí)作業(yè)是道路施工作業(yè)的一個(gè)重要組成部分，有效的壓實(shí)能夠顯著(zhù)的提高路基、路面的承載能力和穩定性，防止滲透，消除沉陷。實(shí)踐證明，以高標準進(jìn)行路基、路面的壓實(shí)，是保證路基、路面應有強度和穩定性的一項最經(jīng)濟有效的技術(shù)措施。
壓實(shí)過(guò)程檢測技術(shù)是確保壓實(shí)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節，為了實(shí)時(shí)、準確的檢測材料被壓實(shí)的情況，分析現有壓實(shí)度檢測方法，利用壓路機振動(dòng)信號與壓實(shí)程度的相關(guān)關(guān)系，采用數字信號處理算法，設計出隨車(chē)壓實(shí)度在線(xiàn)檢測系統。

1 傳統壓實(shí)度檢測方法
傳統的壓實(shí)度檢測方法分為破壞性試驗檢測方法和非破壞性試驗檢測方法。
1．1 破壞性試驗檢測方法
破壞性試驗是指在測量土層或材料層的密實(shí)度和含水量之前，需要對被測量層進(jìn)行一定程度的破壞，以采取樣品。常用的破壞性試驗主要有兩種——灌砂法和環(huán)刀法。
1)灌砂法
灌砂法是利用均勻顆粒的砂去置換試洞的體積。該方法可用于測試各種土或路面材料的密度，它的缺點(diǎn)是：需要攜帶較多量的砂，而且稱(chēng)量次數較多，因此它的測試速度較慢。
2)環(huán)刀法
用環(huán)刀法測得的密度是環(huán)刀內土樣所在深度范圍內的平均密度。它不能代表整個(gè)碾壓層的平均密度。只有使環(huán)刀所取的土恰好是碾壓層中間的土，環(huán)刀法所得的結果才可能與灌砂法的結果大致相同。另外，環(huán)刀法適用面較窄，對于含有粒料的穩定土及松散性材料無(wú)法使用。
1．2 非破壞性試驗檢測方法
在壓實(shí)度作業(yè)現場(chǎng)所使用的非破壞性試驗主要有核子法和落錘法。
1)核子法
核子法是利用放射性元素測量土或路面材料的密度和含水量。這類(lèi)儀器的特點(diǎn)是測量速度快，需要人員，但其放射性對人體會(huì )產(chǎn)生不好的影響，而且設備造假很高，所以在施工中被使用的較少。
2)落錘法
落錘法是利用落錘的沖擊使土體產(chǎn)生反彈力，并利用低頻測出土體響應值的一種不測含水量就能得到路基壓實(shí)度測試儀器。落錘法檢測檢測速度較慢，檢測精度受被檢測點(diǎn)的直接影響。
傳統壓實(shí)度檢測都屬于抽樣檢測，即只用幾個(gè)檢測點(diǎn)的壓實(shí)度值代替整個(gè)壓實(shí)路段的壓實(shí)度，很難反映道路上每一點(diǎn)的壓實(shí)情況，容易造成漏檢的現象。

2 隨車(chē)壓實(shí)度實(shí)時(shí)檢測原理
經(jīng)過(guò)大量壓實(shí)作業(yè)驗證，當振動(dòng)壓路機以一定的頻率和振幅對被壓實(shí)材料進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)時(shí)，隨著(zhù)被壓實(shí)材料的不同和被壓實(shí)遍數的不同，其振動(dòng)信號會(huì )發(fā)生如下圖1所示的變化。

理論上，在壓實(shí)作業(yè)過(guò)程中，隨著(zhù)壓實(shí)遍數的增加，被壓實(shí)材料的密實(shí)度會(huì )逐漸增加，其硬度會(huì )逐漸上升，而實(shí)際上，當壓實(shí)遍數過(guò)多時(shí)不但不能使材料密實(shí)度進(jìn)一步增加，反而會(huì )使表面的材料被振松，影響被壓實(shí)材料的密實(shí)度。因此，振動(dòng)信號所反映出的被壓實(shí)材料硬度的信息間接的反映出該材料密實(shí)度的變化，因此采集振動(dòng)壓路機的振動(dòng)信號，并對其進(jìn)行分析、處理和擬合，將能得到被壓實(shí)材料的密實(shí)度情況。