一種路基土動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種路基土動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括土壤采樣器、電子秤、烘箱、容重試驗(yàn)儀、液塑限聯(lián)合測(cè)定儀、三軸實(shí)驗(yàn)儀及計(jì)算機(jī);所述液塑限聯(lián)合測(cè)定儀包括支架、電磁鐵、帶標(biāo)尺的圓錐儀、試樣杯、控制開關(guān)、升降座;所述電磁鐵安裝在支架的上部框架內(nèi);所述帶標(biāo)尺的圓錐儀吸附于電磁鐵下方;所述升降座安裝在支架的下部框架內(nèi);所述試樣杯位于升降座上;所述控制開關(guān)位于支架的下部框架側(cè)面。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明所述的路基土動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估系統(tǒng)及方法基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),選取輸入指標(biāo)具有明確意義,預(yù)估模型自動(dòng)化程度高,具有計(jì)算快、精度高的特點(diǎn),適合工程實(shí)現(xiàn)。
【專利說(shuō)明】一種路基土動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于道路工程【技術(shù)領(lǐng)域】,具體來(lái)說(shuō),涉及到一種路基土動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估 系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 路基土回彈模量是表征路基強(qiáng)度的最重要的力學(xué)參數(shù),是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要參 數(shù)之一,在路面設(shè)計(jì)中路基土回彈模量的取值對(duì)基層和面層厚度的設(shè)計(jì)厚度有直接關(guān)系。 土基的受力特性是由土本身的物理性質(zhì)決定的,土是一種由固體顆粒、水和氣體組成的三 相體系。土作為一種工程材料,由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的這種特殊性,使得它在工程力學(xué)性質(zhì)上 與其他工程材料有較大差別,其中最突出的是土在受力時(shí)的非線性變形特性?;貜椖A磕?較好的反映土基所具有的部分彈性特性,所以,在以彈性半空間體地基模型表征土基的受 力特性時(shí),可以用回彈模量表示土基在瞬時(shí)荷載作用下的可恢復(fù)變形性質(zhì)。
[0003] 我國(guó)現(xiàn)行《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-2011)》和《公路浙青路面設(shè) 計(jì)規(guī)范(JTG D50-2006)》設(shè)計(jì)方法都以回彈模量作為土基的強(qiáng)度指標(biāo),規(guī)范中推薦的路基 回彈模量參考值是全國(guó)歷次詳細(xì)調(diào)查試驗(yàn)的成果,主要代表的是我國(guó)20世紀(jì)60年代前后 二級(jí)以下公路的路基狀況,而且是靜態(tài)回彈模量,如中國(guó)專利(CN201320306631.7)所公開 的一種改進(jìn)的土基回彈模量快速測(cè)量裝置,其不能準(zhǔn)確反映高等級(jí)公路路基在動(dòng)態(tài)重復(fù)荷 載作用下的力學(xué)響應(yīng)。目前,美國(guó)力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法等國(guó)外路面設(shè)計(jì)方法均采用動(dòng)態(tài)回彈模量作 為路基土的強(qiáng)度指標(biāo)。我國(guó)正在修訂中的浙青路面設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)采用路基土動(dòng)態(tài)回彈模量 參數(shù)作為新的路基土強(qiáng)度的指標(biāo),但是相應(yīng)的預(yù)估系統(tǒng)及方法卻少之又少。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種計(jì)算快、精度高的路基土動(dòng)態(tài)回彈模量 預(yù)估系統(tǒng)及方法。
[0005] 本發(fā)明所述的一種路基土動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括土壤采樣器、電 子秤、烘箱、容重試驗(yàn)儀、液塑限聯(lián)合測(cè)定儀、三軸實(shí)驗(yàn)儀及計(jì)算機(jī);所述液塑限聯(lián)合測(cè)定儀 包括支架21、電磁鐵22、帶標(biāo)尺的圓錐儀23、試樣杯24、控制開關(guān)25、升降座26 ;所述電磁 鐵22安裝在支架21的上部框架內(nèi);所述帶標(biāo)尺的圓錐儀23吸附于電磁鐵22下方;所述升 降座26安裝在支架21的下部框架內(nèi);所述試樣杯24位于升降座26上,且位于帶標(biāo)尺的圓 錐儀23正下方;所述控制開關(guān)25位于支架21的下部框架側(cè)面。
[0006] 本發(fā)明所述的一種路基土動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估方法,所述方法的具體步驟為:
[0007] 1) 土樣物理指標(biāo)測(cè)試:用土壤采樣器采集土樣,用烘箱、環(huán)刀法容重試驗(yàn)儀、液塑 限聯(lián)合測(cè)定儀分別測(cè)定土樣物理指標(biāo),測(cè)定或計(jì)算出含水率、土粒比重、最大干密度、液限、 塑限、塑性指數(shù)、粒徑分布、最佳含水量和壓實(shí)度后,進(jìn)行動(dòng)態(tài)回彈模量試驗(yàn);
[0008] 2)動(dòng)態(tài)回彈模量試驗(yàn):在含水率水平分別為最佳含水量-3%、最佳含水量、最佳 含水量+3%和壓實(shí)度水平分別為91 %壓實(shí)度、96%壓實(shí)度、100%壓實(shí)度的條件下制作9個(gè) 尺寸為8cmX3. 91cm的試樣,根據(jù)美國(guó)路基土與未處治粒料回彈模量試驗(yàn)規(guī)程(T307-99) 制定的三軸重復(fù)加載測(cè)試方法對(duì)制備的試樣進(jìn)行重復(fù)三軸試驗(yàn),取每次加載序列試驗(yàn)后5 個(gè)周期的回彈模量值的平均值為最終動(dòng)態(tài)回彈模量值,同時(shí)記錄施加的相應(yīng)圍壓應(yīng)力和偏 應(yīng)力;
[0009] 3)動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估模型的建立:計(jì)算機(jī)收集數(shù)據(jù)后,輸入對(duì)應(yīng)的含水率、壓實(shí) 度、圍壓應(yīng)力、偏應(yīng)力和動(dòng)態(tài)模量,構(gòu)建出五者之間的函數(shù)關(guān)系,即徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò); [0010] 4)動(dòng)態(tài)回彈模量的預(yù)估:取待測(cè)土樣測(cè)其物理指標(biāo),確定其物理指標(biāo)與建立函數(shù) 時(shí)土樣的物理指標(biāo)相符后,將含水率、壓實(shí)度及欲施加的圍壓應(yīng)力和偏應(yīng)力輸入步驟3)建 立的動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估模型,得到預(yù)估動(dòng)態(tài)模量。
[0011] 所述徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)依次為輸入層、隱藏層、輸出層。
[0012] 所述徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱藏層的激活函數(shù)采用徑向基函數(shù):
[0013]
【權(quán)利要求】
1. 一種路基土動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括土壤采樣器、電子 秤、烘箱、容重試驗(yàn)儀、液塑限聯(lián)合測(cè)定儀、三軸實(shí)驗(yàn)儀及計(jì)算機(jī);其特征在于,所述液塑 限聯(lián)合測(cè)定儀包括支架(21)、電磁鐵(22)、帶標(biāo)尺的圓錐儀(23)、試樣杯(24)、控制開關(guān) (25)、升降座(26);所述電磁鐵(22)安裝在支架(21)的上部框架內(nèi);所述帶標(biāo)尺的圓錐儀 (23)吸附于電磁鐵(22)下方;所述升降座(26)安裝在支架(21)的下部框架內(nèi);所述試樣 杯(24)位于升降座(26)上,且位于帶標(biāo)尺的圓錐儀(23)正下方;所述控制開關(guān)(25)位于 支架(21)的下部框架側(cè)面。
2. -種路基土動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估方法,其特征在于,所述方法的具體步驟為: 1) 土樣物理指標(biāo)測(cè)試:用土壤采樣器采集土樣,用烘箱、環(huán)刀法容重試驗(yàn)儀、液塑限聯(lián) 合測(cè)定儀分別測(cè)定土樣物理指標(biāo),測(cè)定或計(jì)算出含水率、土粒比重、最大干密度、液限、塑 限、塑性指數(shù)、粒徑分布、最佳含水量和壓實(shí)度后,進(jìn)行動(dòng)態(tài)回彈模量試驗(yàn); 2) 動(dòng)態(tài)回彈模量試驗(yàn):在含水率水平分別為最佳含水量_3%、最佳含水量、最佳含水 量+3%和壓實(shí)度水平分別為91%壓實(shí)度、96%壓實(shí)度、100%壓實(shí)度的條件下制作9個(gè)尺 寸為8cmX3.91cm的試樣,根據(jù)美國(guó)路基土與未處治粒料回彈模量試驗(yàn)規(guī)程(T307-99)制 定的三軸重復(fù)加載測(cè)試方法對(duì)制備的試樣進(jìn)行重復(fù)三軸試驗(yàn),取每次加載序列試驗(yàn)后5個(gè) 周期的回彈模量值的平均值為最終動(dòng)態(tài)回彈模量值,同時(shí)記錄施加的相應(yīng)圍壓應(yīng)力和偏應(yīng) 力; 3) 動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估模型的建立:計(jì)算機(jī)收集數(shù)據(jù)后,輸入對(duì)應(yīng)的含水率、壓實(shí)度、圍 壓應(yīng)力、偏應(yīng)力和動(dòng)態(tài)模量,構(gòu)建出五者之間的函數(shù)關(guān)系,即徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò); 4) 動(dòng)態(tài)回彈模量的預(yù)估:取待測(cè)土樣測(cè)其物理指標(biāo),確定其物理指標(biāo)與建立函數(shù)時(shí)土 樣的物理指標(biāo)相符后,將含水率、壓實(shí)度及欲施加的圍壓應(yīng)力和偏應(yīng)力輸入步驟3)建立的 動(dòng)態(tài)回彈模量預(yù)估模型,得到預(yù)估動(dòng)態(tài)模量。
【文檔編號(hào)】G01N3/40GK104142279SQ201410343102
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】張翛, 申俊敏, 劉俊華, 張艷聰, 王維平, 朱曉斌, 劉建偉 申請(qǐng)人:山西省交通科學(xué)研究院, 山西交科公路勘察設(shè)計(jì)院