路基壓實度在線監(jiān)測儀

1.項目背景
隨著水利建設(shè)的發(fā)展，水利大壩的不斷增加，大壩建設(shè)的質(zhì)量問題也越來越引起人們的重視，而壩體的壓實度是檢測壩體質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。壓實作業(yè)是使路基和路面各結(jié)構(gòu)材料獲得足夠密實度的重要環(huán)節(jié)，采用行之有效的壓實度檢測方法是對其實行監(jiān)控的重要手段。
傳統(tǒng)的壓實度檢測方法均屬于抽樣檢測，采用抽樣方法往往會造成“薄弱點”漏檢現(xiàn)象，形成道路質(zhì)量的內(nèi)在隱患。本設(shè)計在借鑒國內(nèi)外對壓實度檢測方法研究成果的基礎(chǔ)上，提出用車載式壓實度檢測儀來測量土壤的壓實程度，其優(yōu)點在于可以對壓實度進(jìn)行連續(xù)檢測，避免壓實不足或過分壓實等現(xiàn)象。
因此，有效的壓實過程是保證工程質(zhì)量的一個非常重要的環(huán)節(jié)。壓實工作主要是由壓路機(jī)來完成，其中，振動壓路機(jī)是國內(nèi)外目前在路基壓實中應(yīng)用最廣泛的壓實工具之一。但是目前國內(nèi)的壓實監(jiān)測設(shè)備還不能適應(yīng)大壩建設(shè)迅速發(fā)展的需要。因此，研發(fā)一種經(jīng)濟(jì)、快速、無損、定量的檢測壓實度的儀器已是十分緊迫的任務(wù)。
2.設(shè)計原理
對于一個壓路過程來說主要是振動輪的振動來進(jìn)行壓實工作的，所以我們主要是通過對振動輪的監(jiān)測以達(dá)到對壓實情況的監(jiān)測。
通過對國外很多關(guān)于壓實度方面的論文和資料的研究的分析，我們發(fā)現(xiàn)目前，想要進(jìn)行車載式的壓實度監(jiān)測基本都是利用的對加速度的監(jiān)測來達(dá)到監(jiān)測壓實情況的目的，利用加速度判別壓實度的方法基本有兩種，第一種直接利用加速度的變化；第二種利用壓實時加速度波形的變化，并對其進(jìn)行諧波分析。前者稱為直接法，后者稱為間接法。
大量的施工實踐表明，振動壓路機(jī)進(jìn)行壓實作業(yè)時，振動輪的振動加速度與被壓實材料的壓實狀態(tài)有著密切關(guān)系。地面材料呈較松軟的彈性狀態(tài)時，振動加速度信號呈有規(guī)律的正弦波狀態(tài)，隨著碾壓變數(shù)的增加，路面的剛度也隨之逐漸增加，振動輪的振動加速度也增大。然而，當(dāng)壓實遍數(shù)增加到一定程度以后，振動輪加速度信號將發(fā)生畸變，不再呈原來的標(biāo)準(zhǔn)的正弦規(guī)律。而且振動加速度的數(shù)值也明顯降低，甚至出現(xiàn)負(fù)增值。當(dāng)振動輪的振動加速度增量明顯減小，甚至為零時，說明振動壓路機(jī)在這種特定條件下，其壓實能力已充分發(fā)揮完畢，壓實工作結(jié)束。因此，可以通過對振動壓路機(jī)振動加速度信號的采集、分析、處理來反應(yīng)土壤的壓實程度。
在研究分析了很多資料的情況下，我們覺得關(guān)于cmv的計算方式的理論依據(jù)有一定的可實現(xiàn)性，可以把這種理論轉(zhuǎn)化為一種實際的應(yīng)用，并有一定的實際意義。
因此本設(shè)計就采用了這種測量加速度信號來計算出cmv值的方式來對壓實情況進(jìn)行監(jiān)測。
3.產(chǎn)品介紹
集傳感技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、計算機(jī)技術(shù)于一身的新一代車載式壓實質(zhì)量監(jiān)測儀。配備了24位高精數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和三軸一體加速度傳感器，處理能力強(qiáng)大的嵌入式電腦，在精度與穩(wěn)定性較同類產(chǎn)品都有了本質(zhì)的提升。該儀器實現(xiàn)了對壓實質(zhì)量、振動頻率、碾壓速度的實時、連續(xù)監(jiān)測控制，為改良碾壓工藝和壓實質(zhì)量檢測提供了完整的過程數(shù)據(jù)。不但避免了大量費時費力的傳統(tǒng)壓實質(zhì)量檢測，而且從根本上解決了漏壓、欠壓、過壓等問題。被廣泛應(yīng)用于公路、鐵路路基施工及壓實質(zhì)量控制中。能夠明顯提高工作效率，保證路基壓實度的施工質(zhì)量，可獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
4.功能特點
即時讀取數(shù)據(jù)（cmv值）實現(xiàn)了壓實質(zhì)量過程檢測、無損檢測；
連續(xù)讀取，并非僅僅是對某點檢測，提高均勻壓實能力，減少人為的誤差，提高壓實質(zhì)量；
減少了昂貴的路面壓實檢測次數(shù)及費用，節(jié)省檢測時間，極大地提高了施工效率；
可使用少壓實遍數(shù)，滿足指定壓實要求，便于發(fā)現(xiàn)未達(dá)標(biāo)壓實路段，提高工程進(jìn)度；
完整的施工數(shù)據(jù)存檔；為施工及監(jiān)理單位提供了完整的過程數(shù)據(jù)，便于改良碾壓工藝，提高施工、監(jiān)測效率；