摘要：振動壓實度檢測方法的進一步研究為開發(fā)一種準(zhǔn)確、快速、無損檢測壓實度儀提供了試驗依據(jù)，對工程實際測量具有重要的意義。據(jù)此，本文就振動壓實度檢測方法的具體實施進行了分析。

關(guān)鍵詞：壓實度；含水量；瞬態(tài)沖擊振動

1 前言

瞬態(tài)沖擊振動檢測法是以振動波在不同密度介質(zhì)中傳播衰減快慢不同為基本原理的一種壓實度無損檢測方法，通過大量的試驗數(shù)據(jù)找出能夠反映壓實度變化的特征參數(shù)，進而研制一種快速無損檢測壓實度的儀器—壓實度檢測儀，使其具有準(zhǔn)確、方便、快捷、安全的特點，能夠滿足現(xiàn)代化施工快速準(zhǔn)確檢測壓實度的要求，降低公路施工質(zhì)量的檢測成本和檢測周期。

2 試驗的準(zhǔn)備

2.1 土壤的準(zhǔn)備

首先選定土槽內(nèi)的砂性土作為試驗用土，在砂性土的范圍內(nèi)規(guī)劃用土范圍(3×20m)作為試驗用土，然后對試驗用土進行翻松，并注水悶制，首先得到含水量均勻的濕土，然后按照試驗要求，把試驗用土平均分為5塊，對5塊土分別配置不同的含水量，從而得到不同含水量的試驗用土(含水量分布在最佳含水量附近)，并進行充分翻土、攪拌，最后得到含水量均勻的濕土。

2.2 試驗工具與儀器

（1）試驗用土的準(zhǔn)備:準(zhǔn)備3m×4m的砂性土5塊，分別為l#～5#。

（2）加速度傳感器的準(zhǔn)備:本次試驗準(zhǔn)備2只型號為ARF-A應(yīng)變式加速度傳感器，用來測量瞬態(tài)沖擊振動時產(chǎn)生的振動加速度信號，分別貼在重錘和六方鋼的表面，量程為20m/㎡，為全橋測量電路。

（3）數(shù)據(jù)采集儀器:采用DEWE-2010動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，測量時選擇其中的兩個通道對信號進行采集，采樣頻率為5000Hz。

（4）重錘:并作為無損采集方式時的信號采集裝置放置在試驗用土的表面，在重錘頂部與加速度傳感器相連接，使重錘和試驗用上表面要緊密接觸，才能獲得真實的加速度響應(yīng)信號。

（5）六方鋼:作為有損采集方式時的信號采集裝置并貫入到土體一定深度，在六方鋼頂部貼上加速度傳感器進行加速度響應(yīng)信號采集。單圓錐頭六方鋼兩根，六方部分公稱尺寸為S20，長度為250mm，其中150mm為錐狀，貫入深度為150mm。

（6）擊實錘:主要用來做自由落體運動對地面進行瞬態(tài)沖擊，提供一個瞬態(tài)沖擊振動信號。由于擊實錘質(zhì)量適中，有導(dǎo)向套，落點準(zhǔn)確，錘擊高度相同，能充分保證擊實能量的一致，落錘質(zhì)量為4.5kg。

（7）振動壓路機:廈工集團XG6131D串聯(lián)式振動壓路機，振動頻率分別為30/35/40Hz三個頻段，質(zhì)量是13000kg，用于對試驗用土進行振動壓實，使試驗用土達到一定的壓實度。

2.3 土壤最大干密度和最佳含水量的測量

試驗用土的級配良好，按土工試驗規(guī)程(JTJ-85)的要求，采用標(biāo)準(zhǔn)重型擊實法測定土壤的最佳含水量和土壤最大干密度。

（1）擊實試驗

將試驗用土分別制成五份不同含水量的試樣，用相同的擊實功，分別對每一份不同含水量的試樣進行重型擊實，然后測量每份試樣的含水量ω和干容重yd，繪制yd-ω關(guān)系曲線即為擊實曲線，擊實曲線的峰值即為最大千容重ydmax，最大干容重所對應(yīng)的含水量為最佳含水量ωop。

本次擊實試驗采用的是重型擊實，鋼錘重4.5kg，鋼錘的沖擊落距為45cm，將試驗用土分為五層進行沖擊擊實，對每層沖擊27次，土體體積為l000m3，每m3土壤受到的擊實功都是固定的，均為0.273kg*m/cm3。

（2）實驗的儀器及設(shè)備

Wj-1型手提擊實儀(重型)、天平、臺秤、烘箱、鋁盒、盛土盤、修土刀等。

（3）操作步驟

l)取試驗用土15kg進行風(fēng)干，并制定5種不同含水量的土樣，每種含水量的試驗用土的質(zhì)量為3kg，每種土的含水量依次相差2%左右，將配置好含水量的土樣進行悶土24小時。

2)將擊實筒放在堅硬的地面上，取其中一份土樣，分5次倒入筒內(nèi)用擊實錘擊實，每層擊27次，擊實錘應(yīng)自由垂直落下，落距為45cm，擊實前應(yīng)整平土面，必須使落錘點均勻分布于試樣表面。

3)第一次擊實后將試樣表面“拉毛”，然后再裝上套筒，重復(fù)上述步驟進行第二層及第三層擊實，使擊實好的土樣高度略高于下筒筒頂。

4)擊實完后，以落錘和壓板壓住土樣，小心取出上部套筒，然后用修土刀將下部圓筒上略高出的土樣削去，削至與圓筒邊緣齊平為止。

5)將下部圓筒取下，擦凈圓筒外壁，在臺稱上稱出圓筒及擊實土樣的重量Gl。

6)將筒內(nèi)擊實后的土推出，然后在盛土器內(nèi)將土樣部分分成兩半，以一半的中心處取出兩個試樣分別裝入鋁盒，并稱重，測定其含水量。

7)將稱重后的鋁盒和土樣放入烘箱，在115℃的溫度下烘12小時后取出稱重，并測定其含水量。

8)取其它試驗土樣，重復(fù)上面的步驟，對土體進行測試。

3 試驗方法及步驟

采用正交試驗法對土壤壓實度、土壤含水量、信號采集距離、信號采集方式等試驗控制條件進行組合并制定試驗方法與步驟如下:

（4）用振動壓路機對5塊土進行2遍的振動壓實，并測量5塊試驗用土的壓實度;

（5）將數(shù)據(jù)采集儀的通道和傳感器連接起來，并用手逐個晃動傳感器，以檢查傳感器和數(shù)據(jù)采集儀是否連接正常，并將數(shù)據(jù)采集儀接地;

（6）分別測量5塊土在第2遍壓實后試驗用土的沉降量，并記錄在表格中;

（7）在1#試驗用土中，使用鋼板尺測量A、B點之間的距離。選取一點A，在距離A點300～的地方取點B，首先用無損采集方式—重錘提取振動加速度相應(yīng)信號，在A、B點處放置重錘，使兩重錘與地面緊密接觸;

（8）將磁座與傳感器連接在一起，然后將2個連接好磁座的傳感器吸附在重錘的端面上。在吸附傳感器的同時，必須保持傳感器上的箭頭方向與所測量的振動方向一致，然后把與傳感器連接的數(shù)據(jù)采集儀各通道調(diào)零;

（9）在A、B的延長線上距離A點900mm(距B點600mm)處用擊實錘連續(xù)沖擊地面5次，每次沖擊時都在數(shù)據(jù)采集儀上記錄數(shù)據(jù)一次，然后在距離A點700mm、500mm(距B點400mm、200mm)處各沖擊地面5次，并分別把數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)采集儀中;

（10）將傳感器從重錘上拿下，移走重錘，重新在l#試驗用土選取一點A，在距離A點300～的地方取點B，然后用有損采集方式—六方鋼連接傳感器提取振動加速度相應(yīng)信號，在A、B點處將六方鋼貫入15mm，在貫入六方鋼時要保證六方鋼與地面垂直;

（11）將磁座與傳感器連接在一起，然后將2只連接好磁座的傳感器吸附在六方鋼的端面上。在吸附傳感器的同時，必須保持傳感器上的箭頭方向與所測量的振動方向一致，然后把與傳感器連接的數(shù)據(jù)采集儀各通道調(diào)零;

（12）在A、B的延長線上距離A點900mm(距B點600mm)處用擊實錘連續(xù)沖擊地面5次，每次沖擊時都在數(shù)據(jù)采集儀上記錄數(shù)據(jù)一次，然后在距離A點700mm、500mm(距B點400mm、200mm)處各沖擊地面5次，并分別把采集的加速度響應(yīng)信號波形數(shù)據(jù)記錄且保存在數(shù)據(jù)采集儀中;

（13）將A、B處的傳感器取下，將六方鋼拔出，用環(huán)刀法測量錘擊點附近土的壓實度和含水量。選取錘擊點附近土質(zhì)均勻的地方，用環(huán)刀取土樣，稱重并記錄環(huán)刀以及刀和濕土的重量，將采得的土樣裝入鋁盒，稱重并記錄鋁盒以及鋁盒和濕土的重量，按照擊實試驗時所說的方法將濕土烘干并稱重，將得到的干土重量記錄在表格中;

（14）依次對2#、3#、4#、5#重復(fù)步驟4到10，并將測量的數(shù)據(jù)記錄在表中;

（15）重新用振動壓路機對土壤進行振動壓實，每壓實2遍后對土壤進行一次瞬態(tài)沖擊振動測量，改變土壤的壓實度，然后重復(fù)步驟2到11;

4 結(jié)語

總之，振動法是根據(jù)振動能量在不同密度介質(zhì)中衰減快慢不同的原理提出的一種快速檢測壓實度的方法。本文利用正交試驗法對試驗控制條件進行組合并制定最優(yōu)振動測試試驗方案。對不同壓實度、不同含水量的試驗用土，在不同的測量距離上，采用不同的信號采集方式(有損采集和無損采集)測取試驗用土在錘擊作用下的加速度響應(yīng)信號。