一种路基压实度检测方法及其检测装置论文和设计-魏立恒

全文摘要

本发明公开了一种路基压实度检测方法及其检测装置，属于路基压实度检测技术领域。它包括底支架、动态定向装置和落锤装置，所述的底支架包括底板，所述的动态定向装置包括圆筒体，所述的落锤装置包括锤体；所述的底板中心位置设有通孔；所述的圆筒体位于底板的中心位置的上方且在圆筒体所在的竖直空间内上下滑动，所述的圆筒体的内径大于通孔的直径；所述的锤体滑动连接在圆筒体的内部，所述的锤体的直径小于通孔的直径；本发明能其能够确保锤杆和锤体沿竖直方向向下运动时不受摩擦阻力的影响，达到自由下落运动的理想状态，提高了测量精度，并且不用加速度传感器，即能满足使用，具有适应性强、可靠性高和使用寿命长等优点。

主设计要求

1.一种路基压实度检测装置，包括底支架(1)；其特征在于：还包括动态定向装置(2)和落锤装置(3)，所述的底支架(1)包括底板(101)，所述的动态定向装置(2)包括圆筒体(201)，所述的落锤装置(3)包括锤体(301)；所述的底板(101)中心位置设有通孔；所述的圆筒体(201)位于底板(101)的中心位置的上方且在圆筒体(201)所在的竖直空间内上下滑动，所述的圆筒体(201)的内径大于通孔的直径；所述的锤体(301)滑动连接在圆筒体(201)的内部，所述的锤体(301)的直径小于通孔的直径；所述的底支架(1)的上方设有顶支架(4)，所述的顶支架(4)通过设置在底板(101)上的支撑柱固定在底板(101)上；所述的顶支架(4)上安装有控制装置(5)；所述的顶支架(4)包括自下而上依次布设的第一顶板(401)和第二顶板(402)以及用于连接第一顶板(401)和第二顶板(402)的支撑杆(404)；所述的第一顶板(401)和第二顶板(402)对应通孔的投影区域均设有圆孔；所述的控制装置(5)包括第一滑块(501)；所述的圆筒体(201)的顶部圆滑过渡收缩，使得圆筒体(201)的顶端直径小于第一顶板(401)上的圆孔直径，圆筒体(201)的顶端伸出第一顶板(401)上的圆孔且设有第一环形凸起(205)；所述的第一滑块(501)为多个且环绕圆筒体(201)的顶部均匀分布，第一滑块(501)的连接端滑动连接在第一顶板(401)的上表面对应设置的第一滑块座(4011)内，第一滑块座(4011)内部设有压缩弹簧以给于第一滑块(501)一个远离第一滑块座(4011)的力驱使第一滑块(501)的工作端顶在圆筒体(201)的侧部并限制第一环形凸起(205)下落。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种路基压实度检测装置，其特征在于：所述的底支架(1)还包括多个导杆(102)，所述的导杆(102)均匀分布在圆筒体(201)的周围且底部连接在底板(101)上；所述的圆筒体(201)的外侧设有伸出端(202)，所述的伸出端(202)滑动连接在导杆(102)上。

3.根据权利要求1所述的一种路基压实度检测装置，其特征在于：所述的动态定向装置(2)还包括多个滚轮座(203)以及安装在滚轮座(203)上的滚轮(204)，所述的滚轮座(203)均匀安装在圆筒体(201)的内壁圆周面上；所述的滚轮(204)与锤体(301)的外侧相接触；滚轮座(203)和滚轮(204)分为多层布设，多层的滚轮(204)围成一个供锤体(301)竖直向下运动的通道；所述的锤体(301)的底部伸出圆筒体(201)。

4.根据权利要求2所述的一种路基压实度检测装置，其特征在于：所述的导杆(102)的底部套有弹簧(103)；所述的底板(101)上对应圆筒体(201)的竖直投影区域安装有缓冲垫(104)；所述的底板(101)的底部设有支撑台，支撑台的位置与通孔的距离不小于1.5m。

5.根据权利要求4所述的一种路基压实度检测装置，其特征在于：所述的第二顶板(402)的上方还设有第三顶板(403)；所述的第三顶板(403)通过支撑杆(404)与第二顶板(402)连接；所述的第三顶板(403)对应通孔的投影区域均设有圆孔；所述的锤体(301)的顶部连接有锤杆(302)；所述的锤杆(302)的顶端依次穿过第一顶板(401)和第二顶板(402)后伸出第三顶板(403)上的圆孔且设有第二环形凸起(303)；所述的控制装置(5)还包括第二滑块(503)，所述的第二滑块(503)的数量为多个且环绕圆孔投影区域均匀分布，第二滑块(503)连接端滑动连接在第三顶板(403)的下表面对应设置的第二滑块座(4031)中，第二滑块座(4031)内部设有压缩弹簧以给于第二滑块(503)一个远离第二滑块座(4031)的力驱使第二滑块(503)的工作端顶在锤杆(302)的侧部并限制第二环形凸起(303)下落。

6.根据权利要求5所述的一种路基压实度检测装置，其特征在于：所述的控制装置(5)还包括双向螺纹筒(502)、第一调节体(504)和第二调节体(505)；所述的双向螺纹筒(502)转动连接在第二顶板(402)上的圆孔位置；所述的第一调节体(504)位于双向螺纹筒(502)的下方且顶部螺旋连接在双向螺纹筒(502)的内部，第一调节体(504)的底部为一个倒立的第一圆台体，所述的第一圆台体的外侧沿着母线方向设有与第一滑块(501)对应的第一滑槽(5041)；所述的第一滑块(501)的上表面设有第一触块(5011)；所述的第一触块(5011)的顶部顶在第一圆台体外侧的第一滑槽(5041)内；所述的第二调节体(505)位于双向螺纹筒(502)的上方且底部螺旋连接在双向螺纹筒(502)的内部，第二调节体(505)的顶部为一个正立的第二圆台体，第二圆台体外侧沿着母线方向设有与第二滑块(503)对应的第二滑槽(5051)，第二滑块(503)的下表面设有第二触块(5031)，第二触块(5031)的底部顶在第二圆台体外侧的第二滑槽(5051)内。

7.根据权利要求6所述的一种路基压实度检测装置，其特征在于：所述的双向螺纹筒(502)的内壁的两端设有旋向相反的内螺纹；所述的双向螺纹筒(502)转动能够同时驱使第一调节体(504)下移和第二调节体(505)上移。

8.根据权利要求6所述的一种路基压实度检测装置，其特征在于：所述的第一环形凸起(205)的直径小于圆孔直径；所述的第一调节体(504)和第二调节体(505)均为中空结构；所述的第二环形凸起(303)的直径均小于双向螺纹筒(502)、第一调节体(504)和第二调节体(505)的内壁直径。

9.一种路基压实度检测方法，其特征在于：采用权利要求6所述的路基压实度检测装置，具体步骤为：

a.将圆筒体(201)和锤体(301)提升至预定高度，第一滑块(501)的工作端顶在圆筒体(201)的侧部并限制第一环形凸起(205)下落，实现了对圆筒体(201)的限位作用；第二滑块(503)的工作端顶在锤杆(302)的侧部并限制第二环形凸起(303)下落，实现了对锤体(301)的限位作用；

b.双向螺纹筒(502)的内壁的两端设有旋向相反的内螺纹，转动双向螺纹筒(502)，同时驱使第一调节体(504)下移和第二调节体(505)上移，第一调节体(504)下移驱使直至第一滑块(501)的工作端移出第一环形凸起(205)的竖直投影区间进而消除对圆筒体(201)的约束的同时，第二调节体(505)上移驱使第二滑块(503)的工作端移出第二环形凸起(303)的竖直投影区间进而消除对锤体(301)的约束；

c.圆筒体(201)和锤体(301)一同开始自由下落，直至锤体(301)先冲击测试路基表面；

d.圆筒体(201)下落至一定位置与弹簧(103)接触，圆筒体(201)的下落速度逐渐减小，直至下落至底板(101)上的缓冲垫(104)位置；

e.锤体(301)的顶部安装有频谱式路基压实度快速测定仪，根据频谱式路基压实度快速测定仪检测到的冲击响应信号频谱幅值就反映了路基的压实度或者根据测试沉陷值计算出动态变形模量Evd值，计算公式为设计说明书

技术领域

本发明属于路基压实度检测技术领域，具体地说，涉及到一种路基压实度检测方法及其检测装置。

背景技术

路基压实度是衡量道路施工质量的重要指标，由于路基压实度不够而造成道路破坏的事例在我国时有发生，给国家和地区造成巨大经济损失和很坏的社会影响。传统检测方法有环刀法、灌沙法和灌水法等，一方面，这些方法都是有损检测会破坏道路的整体性结，而且检测的数据结果与操作人员技术水平有关离散性较大，这些方法都是用于碾压完成后的检测，不能在进行过程中准确了解压实度。另一方面，它们只适用于细粒土路基，如素土垫层、灰土垫层、砂土路基，对中粗粒土路基，对砂石垫层不适用。

现有关于路基压实度检测的公开文献有很多，但是一般只适用于细粒土路基，而对于中粗粒土路基压实度的检测却很少，例如：中国专利号为201710888053.5，公开时间为2017年12月1日的中国专利文件就存在上述的问题，其公开了一种路基压实度检测装置，包括底板以及液压缸，在所述液压缸的输出端上固定有下压板，在下压板下表面的一端固定有长立柱，在下压板下表面的另一端设有固定筒，电机的输出端连接有短立柱，长立柱、短立柱分别贯穿通孔后沿竖直方向朝远离所述底板下表面的方向延伸，长立柱延伸段的轴向长度大于短立柱延伸段的轴向长度，在小孔中部设有双向气缸，在双向气缸的两个输出端上分别安装有掘进头，掘进头上开设有盲孔，在挡块的上表面上嵌入行程开关。

目前，对于中粗粒土路基压实度的检测还没有一个有效的办法，灌砂法与灌水法虽能使用，但挖坑的成功率比较低，碰到大一点的石块坑就废了，即使不废，由于坑的尺寸不够测量精度非常低，水分测量非常困难，测量误差大。为了解决上述问题，中国专利申请号为：200910219460.2，公开时间为2010年6月9日的中国专利文件，公开了一种落锤式中粗粒土路基压实度快速测定装置，其包括冲击装置、实时对冲击响应进行检测的加速度传感器和与加速度传感器相接的频谱式路基压实度快速测定仪，所述冲击装置包括冲击架、支撑架、固定在冲击架内侧的水平上底板、由上至下竖直穿过上底板且能上下自由移动的锤杆、安装在锤杆底部的锤体以及分别设置在上底板或冲击架上部内壁和冲击架下部内壁上且保证锤杆沿竖直方向移动的定向装置；锤杆下部设置有定位装置且上底板上安装有与定位装置配合使用的临时限位装置，限位装置上装有能实现锤体自由下落的开合机构。但是也存在一些缺陷，定向装置由于需要保证锤杆和锤体沿竖直方向运动，因此需要与锤杆和锤体保持接触，锤杆和锤体在下落过程中与定向装置之间产生动摩擦，导致锤杆和锤体的下落过程不是理想状态下的自由下落运动，因此会对检测带来不利影响，检测精度不高；此外，为了提高测量精度，其采用的加速度传感器的价格势必要求比较高，而且，加速度传感器的使用寿命也有限，相比于机械结构，其存在可靠性不高、使用寿命短等问题。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术存在的对中粗粒土路基压实度测量精度比较低，费时费力以及为了提高测量精度而引起的可靠性不高、使用寿命短的问题，本发明提供一种路基压实度检测方法及其检测装置，其能够确保锤杆和锤体沿竖直方向向下运动时不受摩擦阻力的影响，达到自由下落运动的理想状态，提高了测量精度，并且不用加速度传感器，即能满足使用，具有适应性强、可靠性高和使用寿命长等优点。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种路基压实度检测装置，其包括底支架、动态定向装置和落锤装置，所述的底支架包括底板，所述的动态定向装置包括圆筒体，所述的落锤装置包括锤体；所述的底板中心位置设有通孔；所述的圆筒体位于底板的中心位置的上方且在圆筒体所在的竖直空间内上下滑动，所述的圆筒体的内径大于通孔的直径；所述的锤体滑动连接在圆筒体的内部，所述的锤体的直径小于通孔的直径。

优选地，所述的底支架还包括多个导杆，所述的导杆均匀分布在圆筒体的周围且底部连接在底板上；所述的圆筒体的外侧设有伸出端，所述的伸出端滑动连接在导杆上。

优选地，所述的动态定向装置还包括滚轮座以及安装在滚轮座上的滚轮，所述的滚轮座均匀安装在圆筒体的内壁圆周面上；所述的滚轮与锤体的外侧相接触；滚轮座和滚轮分为多层布设，多层的滚轮围成一个供锤体竖直向下运动的通道；所述的锤体的底部伸出圆筒体。

优选地，所述的导杆的底部套有弹簧；所述的底板上对应圆筒体的竖直投影区域安装有缓冲垫；所述的底板的底部设有支撑台，支撑台的位置与通孔的距离不小于1.5m。

优选地，所述的底支架的上方设有顶支架，所述的顶支架通过设置在底板上的支撑柱固定在底板上；所述的顶支架上安装有控制装置；所述的顶支架包括自下而上依次布设的第一顶板和第二顶板以及用于连接第一顶板和第二顶板的支撑杆；所述的第一顶板和第二顶板对应通孔的投影区域均设有圆孔；所述的控制装置包括第一滑块；所述的圆筒体的顶部圆滑过渡收缩，使得圆筒体的顶端直径小于第一顶板上的圆孔直径，圆筒体的顶端伸出第一顶板上的圆孔且设有第一环形凸起；所述的第一滑块为多个且环绕圆筒体的顶部均匀分布，第一滑块的连接端滑动连接在第一顶板的上表面对应设置的第一滑块座内，第一滑块座内部设有压缩弹簧以给于第一滑块一个远离第一滑块座的力驱使第一滑块的工作端顶在圆筒体的侧部并限制第一环形凸起下落。

优选地，所述的第二顶板的上方还设有第三顶板；所述的第三顶板通过支撑杆与第二顶板连接；所述的第三顶板对应通孔的投影区域均设有圆孔；所述的锤体的顶部连接有锤杆；所述的锤杆的顶端依次穿过第一顶板和第二顶板后伸出第三顶板上圆孔且设有第二环形凸起；所述的控制装置还包括第二滑块，所述的第二滑块的数量为多个且环绕圆孔投影区域均匀分布，第二滑块连接端滑动连接在第三顶板的下表面对应设置的第二滑块座中，第二滑块座内部设有压缩弹簧以给于第二滑块一个远离第二滑块座的力驱使第二滑块的工作端顶在锤杆的侧部并限制第二环形凸起下落。

优选地，所述的控制装置还包括双向螺纹筒、第一调节体和第二调节体；所述的双向螺纹筒转动连接在第二顶板上的圆孔位置；所述的第一调节体位于双向螺纹筒的下方且顶部螺旋连接在双向螺纹筒的内部，第一调节体的底部为一个倒立的第一圆台体，所述的第一圆台体的外侧沿着母线方向设有与第一滑块对应的第一滑槽；所述的第一滑块的上表面设有第一触块；所述的第一触块的顶部顶在第一圆台体外侧的第一滑槽内；所述的第二调节体位于双向螺纹筒的上方且底部螺旋连接在双向螺纹筒的内部，第二调节体的顶部为一个正立的第二圆台体，第二圆台体外侧沿着母线方向设有与第二滑块对应的第二滑槽，第二滑块的下表面设有第二触块，第二触块的底部顶在第二圆台体外侧的第二滑槽内。

优选地，所述的双向螺纹筒的内壁的两端设有旋向相反的内螺纹；所述的双向螺纹筒转动能够同时驱使第一调节体下移和第二调节体上移。

优选地，所述的第一环形凸起的直径小于圆孔直径；所述的第一调节体和第二调节体均为中空结构；所述的第二环形凸起的直径均小于双向螺纹筒、第一调节体和第二调节体的内壁直径。

一种路基压实度检测方法，其特征在于：采用以上所述的路基压实度检测装置，具体步骤为：

a.将圆筒体和锤体提升至预定高度，第一滑块的工作端顶在圆筒体的侧部并限制第一环形凸起下落，实现了对圆筒体的限位作用；第二滑块的工作端顶在锤杆的侧部并限制第二环形凸起下落，实现了对锤体的限位作用；

b.双向螺纹筒的内壁的两端设有旋向相反的内螺纹，转动双向螺纹筒，同时驱使第一调节体下移和第二调节体上移，第一调节体下移驱使直至第一滑块的工作端移出第一环形凸起的竖直投影区间进而消除对圆筒体的约束的同时，第二调节体上移驱使第二滑块的工作端移出第二环形凸起的竖直投影区间进而消除对锤体的约束；

c.圆筒体和锤体一同开始自由下落，直至锤体先冲击测试路基表面；

d.圆筒体下落至一定位置与弹簧接触，圆筒体的下落速度逐渐减小，直至下落至底板上的缓冲垫位置；

e.锤体的顶部安装有频谱式路基压实度快速测定仪，根据频谱式路基压实度快速测定仪检测到的冲击响应信号频谱幅值就反映了路基的压实度或者根据测试沉陷值计算出动态变形模量Evd值，计算公式为设计图

一种路基压实度检测方法及其检测装置论文和设计

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