[发明专利]土石坝坝料压实质量实时监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程领域大坝施工质量控制领域，具体讲，涉及土石坝坝料压实质量实时监测装置。

背景技术

传统土石坝坝料压实质量评估方法主要是用有限试坑试验结果反映整个施工单元仓面的碾压质量。这种做法一般历时较长、有破坏性，且结果片面性，不能全面反映整个施工单元仓面的碾压质量；同时，由于试验结果无法快速取得，从而影响施工进度，无法满足高强度、高机械化的施工要求。因此，通过实时采集现场碾压过程中的坝料压实状态，用以评估坝料压实质量，对于及时反馈控制施工质量具有重要意义。

目前，在土石坝施工过程质量实时控制方面，钟登华等采用填筑碾压质量实时监控技术[1-3]，实现了碾压过程中对碾压参数(包括行车速度、碾压遍数、激振力状态、压实厚度)的实时监控，对确保土石坝压实质量控制起到重要作用。但该技术仅是施工过程中碾压参数的实时监测，并不能直接反映碾压过程中坝料的压实质量(如压实度或干密度、孔隙率等)。

在道路路基土料的压实质量实时监测装置研制方面，国内外已有较多研究。国外，如美国BOMAG的碾压可变控制器BVC(BomagVario Control)[4，5]，瑞典AMMANN的ACE(Ammann Compaction Expert)[6]，瑞士Geodynamik的碾压度量计(Compactometer)[7]，美国Caterpillar公司的基于碾压机净输出(machine drive power，MDP)的碾压过程监测装置[8]，等。国内，如张润利[9]、居彩梅[10]开发的振动压实度检测仪，杨济安开发的车载压实度检测装置[11]，以及刘泽东等开发的路基压实度检测仪器[12]，等。上述装置基本原理都是监测碾压机碾轮的运动性能(如加速度、振幅、频率等)，通过分析碾轮的运动性能与路基土料压实度之间的关系，建立基于碾轮运动性能分析的压实度表征指标，进而来估计路基土料的压实度。

但上述装置基本集中在道路施工领域，由于土石坝坝料的性质(料性、级配、含水量、干密度等)与路基土料并不相同，从而使得即便是碾轮运动性能(如加速度频谱)相同的情况下，被压料的压实状态并不一致，因而上述这些装置并不能完全适用于表征土石坝坝料的压实质量监测。更重要的是，这些装置所测的压实质量指标要么不能与大地坐标实现对应(如文献[9-12])，即压实质量监测值没有地理属性，使得在实际中不易直接指示所监测的压实质量指标对应的具体位置，故不易实现对质量缺陷部位的反馈补救；要么不能把实时监测到的信息远程发送到数据库存储(如文献[4-8])，仅仅供碾压机司机使用，使得不仅无法供后续的质量评估应用，也无法满足符合国情的前方(工作面监理、施工单位)与后方(现场营地设计、业主等)结合的、“司机-承包商-监理-业主”一体化的质量管理模式。

参考文献：

[1]钟登华，刘东海，崔博.高心墙堆石坝碾压质量实时监控技术及应用[J].中国科学：科学技术，2011，41(8)：1028-1034.

[2]钟登华，刘东海，张社荣等.心墙堆石坝施工质量实时监控方法[P]，发明专利ZL200910069245.9，2010

[3]钟登华，刘磊，刘东海等.心墙堆石坝碾压过程信息自动采集装置[P]，发明专利ZL200910069167.2，2010

[4]BOMAG.Systems for soil compaction：BOMAG Evib meter[EB/OL].2010-1-12

[5]M.Hossain，J.Mulandi，L. Keach，M.Hunt，et al.Intelligent compaction control[A].Proceedings of2006Airfield and Highway Pavements Specialty Conference[C]，Atlanta，2006，26-35

[6]AMMANN.European and U.S.patents on the ACE-system[R].Swiss：AMMAN Verdichtung AG，2002

[7]J.Control of a compaction machine with a measurement of the characteristics of theground material[P].US：5727900，1998-03-17