[发明专利]一种路基填料压实质量控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种路基填料压实质量控制方法及系统。其中，该方法包括：获取压实目标信息；根据所述压实目标信息，绘制干密度‑质量含水率关系曲线图；根据所述干密度‑质量含水率关系曲线图，生成质量可控数据；通过所述质量可控数据，执行质量控制操作。本发明解决了现有的压实方法和规范通过控制压实填料的质量含水率、干密度/压实度或刚度等指标值，这些指标不能表征非饱和状态，使得路基设计、压实施工和正常服役三者之间缺乏非饱和土理论关联，无法真正有效地保障其压实特性满足工后体变和服役期水‑力性能等设计目标和服役需求，也没有考虑到现场压实过程中压实能量、填料物理状态(类型和级配等)等的时空变异性，压实质量评价指标仍有待于进一步完善的技术问题。

技术领域

本发明涉及路基作业领域，具体而言，涉及一种路基填料压实质量控制方法及系统。

背景技术

我国高铁路基多为高填方非饱和压实回填土，为满足轨道结构高平顺性、高可靠性和稳定性等要求，高质量的压实可经济实用、有效地改善填土路基的工程力学性能(例如抗剪强度、回弹模量、弹性剪切模量、累积塑性变形和渗透性等)。目前高铁路基的填筑碾压施工已普及机械化作业，多采用振动压路机，欧美等地兴起的连续压实及其质量检测技术(Intelligent Compaction)在我国也得到了较好的推广应用，但离真正意义上的“智能”连续压实尚有差距，例如在智能输出压实质量参数、智能识别填料、智能控制振动压实工艺参数以及智能故障诊断等方面尚需突破。学界围绕连续压实质量评价指标等也开展了大量的研究工作，但主要集中在振动轮-土体的动力耦合作用与振动波在路基填料中的传播机制以及根据压实机具反应来识别压实状态等方面，对于如何确定各种填料的最佳压实工艺参数以及如何探索更贴近实际的压实程度评估方法等方面研究较为匮乏。由此导致了目前连续压实质量检测方法及其评价指标仍存在可靠性和精度不高、变异性较大等不足，路基“欠压”、“过压”、“压实不均匀”等现象较为普遍，影响服役期内压实路基在列车动载荷-环境因素共同作用下的工后沉降、稳定性等。上述问题存在的根源在于，当前的连续压实质量评价指标及调控技术未能充分考虑路基填料的非饱和属性，缺乏非饱和土理论支撑，也未能综合考虑填料微观结构演化过程、工后变形特性以及服役期水-力性能等，其宏微观机理尚不明确，导致路基设计、压实施工和后期正常服役等阶段互不关联、相互脱节，具体阐述如下。

目前高铁路基现场压实通常依据室内击(压)实曲线及其最佳含水率(ω_opt)和最大干密度(ρ_dmax)控制填料的含水率(例如ω_opt～ω_opt+4％)和压实度(ρ_d/ρ_dmax且不低于所指定的下限值)，旨在避免工后增湿情况下出现大变形和强度衰减以及(或)渗透性小。压实曲线随压实能量水平和填料物理状态(类型和级配等)的变化而变化，这些因素在现场压实过程中不可避免地存在时空变异性，现场与室内压实条件也容易出现偏差，故基于固定的最佳含水率和最大干密度值控制现场压实质量显然不是客观、科学的。从非饱和土力学角度，基质吸力是饱和度(代表气/液相条件)而非质量含水率(不能代表气/液相条件)的函数，荷载、吸力及两者之间的耦合作用是引起压实路基填料微观结构变化的主要因素，压实填料的微观结构控制了压实特性以及工后工程力学性能。因此，压实结束时的饱和度相较于质量含水率而言是一个更为合理的控制参数，可更好地用于路基填料的压实控制并将压实质量与基于非饱和土理论的路基设计、服役期性能等需求相关联。