水利堤顶公路压实度的检测方法应用研究

(宜丰县水务局，江西 宜丰 336300)

水利堤顶公路压实度的检测方法应用研究

李攀周鹏

(宜丰县水务局，江西 宜丰 336300)

本文探讨了江西省宜丰县光华水利工程堤顶公路路面压实度的检测方法。分别介绍便携式弯沉仪检测回弹模量与SHE-FBT法检测回弹模量的工作原理和检测方法。分别对室内选用便携式弯沉仪检测的回弹模量与环刀法检测的压实度、在施工现场选用便携式弯沉仪检测回的弹模量与SHE-FBT法检测回弹模量进行线性回归分析，结果表明：两种检测方法检测的回弹模量与环刀法检测的压实度具有很强的正相关系。

水利堤顶公路；压实度；回弹模量；检测

1 引 言

水利堤坝公路由于具有双重身份：既起水利工程作用又要承载交通载荷，因此其压实度要求较高。

关于公路压实度检测方法的研究国内学者做了大量努力，大部分集中于便携式落锤弯沉仪的使用。杨新安等[1]为了提升路肩检测效率，对路基检测方法和技术进行分类，综合考虑检测目的、病害类型等因素选择合适检测方法。彭韦、方涛、王龙、林超、何静等[2,3,5,6]对路基压实度与回弹模量进行了分析，并利用便携式落锤弯沉仪检测的弯沉值计算回弹模量，进而分析了路基压实度。查旭东等[4]对PFWD实测压力与弯沉量进行了函数关系分析，选用多种填料路基路段，并分别改变落锤高度与承载板直径，分析出在各个阶段两者间的函数变化关系，为路基路面压实度检测提供了理论依据。

本文探讨了江西省宜丰县光华水利工程堤顶公路路面压实度的检测方法。分别介绍便携式弯沉仪检测回弹模量与SHE-FBT法检测回弹模量的工作原理及检测方法。同时分别对室内选用便携式弯沉仪检测的回弹模量与环刀法检测的压实度、在施工现场选用便携式弯沉仪检测的回弹模量与SHE-FBT法检测的回弹模量进行线性回归分析，力求在公路压实度检测方面提供理论依据。

2 检测原理与方法

便携式落锤弯沉仪由加载系统、数据收集系统、数据传输系统三部分组成。该仪器检测原理是给检测对象施加圆形垂直刚性分布载荷，根据弹性半空间接触理论直接检测出测量对象弯沉与回弹模量。

便携式落锤弯沉仪检测方法步骤如下：连接好设备并开启；施加3次载荷并启动数据收集系统；微调导杆使其处于垂直方向自由释放落锤，连续3次并记录数值；再次启动开关，读取材料弯沉量均值与回弹模量。

另外一种常见的检测方法是SHE-BT检测，其检测以Hertz碰撞理论为基础，凭借网格布点的方式多点式检测指定范围与厚度填方路基。再依据实际情况修正岩土材料的塑性，获得检测材料的变形模量，通过变形模量可以直观全面准确地获得路面碾压质量，这些数据可作为评价堤防路基均匀性的基础数据。Hertz碰撞理论只能针对线弹性材料使用，岩土材料正好符合要求。其碰撞过程被划分为压缩过程与回弹过程(见图1)。

图1 线弹性材料与岩土材料碰撞原理示意

将便携式落锤弯沉仪检测方法应用到SHE-BT检测方法中，称之为SHE-FBT快速检测法，其具体步骤如下：连接好设备并开启；启动数据收集系统并依据材料设定系数；将刚性球体提升到距检测点0.5m的高度；释放球体，令其自由下落与检测物发生碰撞，数据收集系统获得数据。

3 检测数据分析

对江西省宜丰县光华水库堤防工程，选用便携式落锤弯沉仪检测方法和传统的环刀法在室内检测普通非黏性土，将两种方法检测结果对比分析。选用堤防工程中的第十六标段黏性土与第十八标段砂性土在施工现场进行检测，分别采用便携式落锤弯沉仪检测方法与SHE-BT检测方法检测获得各自的回弹模量。记录相应检测结果，利用数学统计软件及分析方法拟合分析动弹模量和沉降值两者的函数关系。同时针对不同土质材料，运用回归方程的方法分析拟合环刀法测定的压实度、便携式落锤弯沉仪与SHE-BT检测方法测定的回弹模量三者之间的关联性。

3.1 便携式落锤弯沉仪检测的回弹模量和环刀法测定的压实度关联性分析

利用SPSS统计分析软件对室内便携式落锤弯沉仪检测的回弹模量和环刀法检测的压实度进行相关性分析。各指标数据见表1，函数变化曲线见图2。

若相关系数r高于0.50时，判定两者为强相关。依据表1中压实度数据，得到三次曲线函数，此时两者间的相关系数r取值为0.81，判定为两者为强相关。函数关系式如下：

Y=45.42+10.825t-0.918t2+0.27t3

(1)

式中Y——环刀法测定的压实度，%；

t——便携式落锤弯沉仪测定的回弹模量，MPa。

表1 便携式落锤弯沉仪检测的回弹模量和环刀法检测的压实度相关性分析

图2 便携式落锤弯沉仪检测的回弹模量和环刀法检测的压实度函数拟合曲线

借助SPSS数学统计软件对室内便携式落锤弯沉仪检测的回弹模量和环刀法检测的压实度完成相关性

分析，并得到相关系数及函数变化曲线、公式，不难看出压实度与回弹模量两者之间为较强的正相关关系，即回弹模量增大，与之对应的压实度也增加。因此可以得到如下结论：回弹模量的变化趋势可以作为压实度分析的一个重要指标。

3.2 施工现场便携式落锤弯沉仪与SHE-FBT法检测的回弹模量相关性探究

利用便携式落锤弯沉仪及SHE-FBT法检测依次对江西省某水利堤顶公路的第十六标段与第十八标段路面进行回弹模量检测，利用统计软件SPSS对两种方法检测的回弹模量进行相关性探究。相关指标见表2、表3，两者函数变化曲线见图3、图4。

表2 第十六标段便携式落锤弯沉仪和SHE-FBT法检测回弹模量相关性分析

根据表2数据进行函数拟合，得到指数拟合函数方程，两者相关系数r值是0.72，依据统计学知识，两者属于强相关性。

(2)

式中t1——利用便携式落锤弯沉仪检测获得的回弹模量，MPa；

t2——应用HE-FBT法检测的回弹模量，MPa。

图3 第十六标段便携式落锤弯沉仪和SHE-FBT法检测回弹模量函数拟合曲线

方程类型模型汇总参数估计r2F自由度df1自由度df2显著性常数a1数值0.65330.8672180.00112.5060.06

根据表3数据进行函数拟合，得到指数拟合函数方程，两者相关系数r值是0.81，依据统计学知识，两者属于强相关性。

(3)

图4 第十八标段便携式落锤弯沉仪和SHE-FBT法检测回弹模量函数拟合曲线

应用便携式落锤弯沉仪和SHE-FBT法分别对江西省宜丰县某水利堤顶公路的第十六标段和第十八标段路面的回弹模量进行检测，并对大量检测数据进行相关性分析。在两个标段的堤顶公路路面回弹模量检测中，其数据相关性分析均表明两种仪器检测获得的回弹模量间具有很强的正相关性。两个标段所测的回弹模量利用指数函数拟合均获得良好的效果，但由于两个标段的路面土质有所差异，造成两个标段两种方法检测的回弹模量拟合方程略有不同。

4 结 语

本文探讨了江西省宜丰县光华水利工程堤顶公路路面压实度的检测方法。分别介绍了便携式弯沉仪检测回弹模量与SHE-FBT法检测回弹模量的工作原理及检测方法，并依次对室内选用便携式弯沉仪检测的回弹模量与环刀法检测的压实度、在施工现场选用便携式弯沉仪检测的回弹模量与SHE-FBT法检测的回弹模量进行线性回归分析，结果表明：两种检测方法检测的回弹模量与环刀法检测的压实度均具有很强的正相关关系。便携式落锤弯沉仪与SHE-FBT法检测回弹模量操作便捷、工作效率高，利用便携式落锤弯沉仪与SHE-FBT法检测回弹模量可以有效反映堤顶路面压实情况，在工程实践中具有很好的推广借鉴意义。

[1] 杨新安,孟凡江,孙经川. 路基检测技术综述[J]. 铁道建筑技术, 2006(4): 56-60.

[2] 彭韦. 便携式落锤弯沉仪在砂砾卵石土路基检测中的应用[J]. 现代交通技术, 2012, 9(5): 8-11.

[3] 方涛, 李跃军. PFWD在路基回弹模量检测中的应用[J]. 公路工程, 2010, 35(3): 123-124,135.

[4] 查旭东, 肖秋明. PFWD实测压力与弯沉之间的关系[J]. 公路交通科技, 2011, 28(10): 24-28,53.

[5] 王龙, 解晓光, 姜立东. 基于PFWD碎石土路基压实快速检测与均匀性评价方法[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2013, 45(2): 66-71.

[6] 林超, 刘志胜, 孙思威. 轻型落锤式弯沉仪评价石灰改善土路基压实度[J]. 北方交通, 2017(3): 107-110,113.

[7] 何静. 基于落球式测试法的石渣路基施工质量检测技术研究[D]. 长安大学, 2014.

AppliedResearchonTestMethodfortheCompactnessofWaterConservancyLeveeCrownHighway

LI Pan, ZHOU Peng

(YifengCountyWaterBureau,Yifeng336300,China)

In the paper, the test method for the compactness of Jiangxi Yifeng County Guanghua water conservancy levee crown highway is discussed. The working principles and testing method of detection rebound modulus by portable deflectograph and SHE-FBT method are introduced respectively. The rebound modulus tested by portable deflectograph indoors, compactness tested by cutting-ring method, the rebound modulus tested by portable deflectograph in the construction site and the rebound modulus tested by SHE-FBT method undergo linear regression analysis respectively. The results show that the rebound modulus tested by two testing methods and the compactness tested by the cutting-ring method are highly correlated positively.

water conservancy levee crown highway; compaction; rebound modulus; test

TV49

A

1673-8241(2017)09-0047-04

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.09.014