落锤式弯沉仪_FWD_在土基冲击压实效果检测评价中的应用

本期专题技术

落锤式弯沉仪（ＦＷＤ）在土基冲击

压实效果检测评价中的应用

王复明，蔡迎春，钟燕辉，张

（郑州大学，河南

郑州

蓓

４５０００２）

摘要：冲击压实是解决土基深层压实问题的新型压实技术，但其压实效果却难以用传统方法进行评价。

文章提出采用落锤式弯沉仪（ＦＷＤ）检测评价路基冲击压实效果。通过ＦＷＤ检测不同压实遍数下路基的弯沉，并基于弯沉盆数据反算路基不同深度处的模量，从而对冲击压实效果进行评价；通过分析不同压实遍数下模量的变化，提出了最佳冲压遍数的确定方法。

关键词：冲击压实；落锤式弯沉仪（ＦＷＤ）；路基；弯沉；模量中图分类号：Ｕ４１６．０６

文献标识码：Ｂ

１冲击压实机工作原理

冲击压实机将振动压实机械的高频率、低振幅

用。本文采用ＳＩＤＭＯＤ软件进行土基层模量反演。

３ＦＷＤ在土基冲击压实效果检测评价中的应用

在已经碾压成型的路基上选择试验段，每１０ｍ（或２０ｍ）选取１个观察点。冲击压实前用ＦＷＤ测试弯沉，然后每冲击压实５遍后，再刮平、碾压，用ＦＷＤ在同一位置测试１次弯沉。根据考察对象的需要将土基视为不同深度土层的组合，利用ＳＩＤＭＯＤ分别反算各层的模量。根据弯沉和模量的变化情况就可以检验冲击压实的效果。下面的实例是在砂性路基上进行冲击压实效果检验的结果。弯沉测试统计结果如表１所示。

为了研究冲击压实对土基表层的扰动，在反算模量时将土基分为表层和下层，表层分别取不同的深度，下层为无限深。下面分别讨论了冲击压实对土基表层及下层的影响程度。

计算时土基表层深度分别取３０ｃｍ、３５ｃｍ、

改为低频率、高振幅。该设备采用三边形或五边形轮子，在配套的重型工业拖车的牵引下，产生集中冲击能量达到压实的目的。

２落锤式弯沉仪（ＦＷＤ）工作原理

落锤式弯沉仪（ＦＷＤ）通过计算机控制的液压

系统提升并释放一重锤，从而对路面施加脉冲荷载。荷载大小通过改变锤重和提升高度调整，并通过刚性圆盘作用到路面上。路面的弯沉由５～９个传感器测定，这样就能较准确的反映弯沉盆的形状。ＦＷＤ测试弯沉分辨率非常高，以ＤｙｎａｔｅｓｔＦＷＤ为例，分辨率可以达到１μｍ。

根据ＦＷＤ测试弯沉盆反算路面结构层模量的研究在国际上已经开展了２０多年。郑州大学河南省道路检测工程技术研究中心基于系统识别理论开发了模量反算软件ＳＩＤＭＯＤ。该软件采用奇异值分解方法有效地解决了病态方程的求解问题，不仅收敛快、精度高，而且其反算结果在相当大的范围内基本不受初始值的影响，在解决实际工程问题中获得了广泛的应

３８ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍ和１２０ｃｍ，得到表层土基模量随

冲压遍数的变化情况如表２所示；模量增加幅度如表３所示。同样可以得到下层土的模量随冲压遍数的变化情况，模量增加幅度如表４所示。

从表２、表３和表４可以看出，冲击压实会对土

作者简介：王复明（１９５７－），男，河南沈丘人，教授，博士生导师，研究方向为道路与铁道工程及岩土工程。

２２

ＧＯＮＧＬＵＪＩＡＯＴＯＮＧＫＥＪＩＹＩＮＧＹＯＮＧＪＩＳＨＵＢＡＮ

表１

车

道

试验段中央弯沉和边缘弯沉的平均值／!ｍ

压实前

表３

２０遍

表层深度／ｃｍ

试验段表层土模量增加幅度／％

５遍－４．５－３．０－１．８－１．３０．９６．４

１０遍－２．６－０．２１．２２．０５．４１４．８

１５遍－２．４－１．１０．３１．１４．２１１．５

２０遍－５．７－３．６－１．６－０．４３．９１４．９

５遍Ｗ１

Ｗ９

１０遍Ｗ１

Ｗ９

１５遍Ｗ１

Ｗ９

冲压前

Ｗ１Ｗ９Ｗ１Ｗ９３０３５３８４０５０１２０

０．００．００．００．００．００．０

左副超车道１６４４．６４１．４１６００．２３６．６１５４６．８３７．６１５７２．４３６．４１７６４．４３７．４右副超车道１８０４．２４１．６１６９２．１３９．３１６７７．９３９．２１７０７．８４１．４１６６１．０４０．２平均值

１７２４．４４１．５１６４６．２３７．９１６１２．４３８．４１６４０．１３８．９１７１２．７３８．８

左副行车道１７６０．０４１．６１７４４．９３６．８１８０３．４３３．２１６１２．３３８．３１８００．９４０．５右副行车道１８１５．０３９．８２０９７．８４３．５１９３６．２３９．８２０９３．１４２．２１８５６．８３９．６平均值总平均

１７８７．５４０．７１９２１．３４０．２１８６９．８３６．５１８５２．７４０．２１８２８．９４０．１１７５５．９４１．１１７８３．８３９．１１７４１．１３７．４１７４６．４３９．６１７７０．８３９．４

表层深度／ｃｍ

表４下层土的模量增加幅度／％

５遍１０．７１０．９１０．９１０．９１１．０１０．６

１０遍２０．４２０．７２０．８２０．９２０．９１６．８

１５遍１４．２１４．３１４．３１４．３１４．０１０．８

２０遍２１．０２１．２２１．２２１．２２０．９１６．９

压实前

基表面产生相当大的扰动，而且冲击压实对土基表面的扰动主要表现在表层深度４０ｃｍ以上；冲击压实对于深层土基压实效果较好，冲击压实的效果深度在土基深度１ｍ内非常显著；对于砂性土，冲压１０遍效果较好。

表２

不同深度表层土的模量均值随冲压遍数的变化情况／ＭＰａ

车

道

冲压前

３０３５３８４０５０１２０

０．００．００．００．００．００．０

表层深度／ｃｍ５遍７９．７６６．１７２．９７８．８６５．０７１．９７７．８６４．８７１．３７７．３６４．７７１．０７６．０６４．９７０．５８１．９７５．６７８．８

１０遍８１．９６６．９７４．４８１．１６６．７７３．９８０．２６６．８７３．５７９．７６７．０７３．３７８．８６８．４７３．６８７．２８２．８８５．０

１５遍７９．９６９．２７４．６７８．３６８．２７３．３７７．７６８．０７２．８７７．５６７．９７２．７７７．０６８．５７２．８８６．２７９．０８２．６

２０遍７３．３７０．７７２．０７２．３７０．７７１．５７２．１７０．８７１．５７２．２７１．０７１．６７３．０７２．２７２．６８５．８８４．４８５．１

４结语

（１）ＦＷＤ测速快、测试操作性强、应用范围广，

超车道

７８．３７４．５７６．４７６．６７１．６７４．１７５．１７０．１７２．６７４．３６９．５７１．９７１．９６７．８６９．８７４．８７３．４７４．１

３０

行车道均

值

是用于冲击压实效果检验评价的理想工具。

（２）冲击压实机对土基具有深层压实作用。（３）不同的冲击压实遍数，压实效果不同。用

超车道

３５

行车道均

值

ＦＷＤ对冲击压实效果进行评价，通过对比试验可以

选择最佳冲击压实遍数。

参考文献：

［１］

超车道

３８

行车道均

值

超车道

４０

行车道均

值< …… 此处隐藏：126字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……