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原文传递路基土智能压实动力学响应与质量评价反馈机制研究

论文题名：	路基土智能压实动力学响应与质量评价反馈机制研究
关键词：	道路工程;智能压实;动力学模型;质量评价;反馈机制
摘要：	智能压实与连续检测技术能够有效解决传统路基压实方法存在的缺陷，显著提高路基压实质量与管控水平，具有十分广阔的应用发展前景。但目前关于该技术的研究成果较少，尚缺乏智能压实质量精确控制的理论模型与稳定评价指标，且对其反馈调节机制尚不明晰，进而无法进行路基智能压实的施工与质量控制。针对上述问题，本文通过理论分析、数值模拟和现场试验的手段，系统开展了路基土智能压实动力学响应及质量评价反馈理论的研究，形成了系统的智能压实与连续检测理论方法。主要研究内容和成果如下：　　（1）建立了路基压实全过程参数动态变化的路基单点振动动力学模型，阐明动力学响应影响因素对竖向位移的影响规律，明确了单点振动下动力学响应机理，为进一步开展滚动压实分析提供了理论支撑。结果表明：压路机自重、激振力幅值与路基竖向位移呈正相关，激振频率与竖向位移呈负相关，其中压路机自重的影响最为显著，路基快速压实应选择低频率、大激振力振幅模式下自重大的压路机。　　（2）基于ABAQUS有限元二次开发，建立了参数动态变化的路基滚动压实动力学数值模型，揭示了不同压路机参数对压实度与压实计量指标（CompactionMeterValue,CMV）的影响规律，为后续建立压实质量评价方法与反馈调节机制提供数据支撑。结果表明：在滚动压实过程中，碾压遍数对最终压实度和CMV的影响最为显著，激振频率对最终压实度和CMV无显著影响。激振力对最终压实的影响较小而对CMV的影响较为显著。　　（3）基于数值计算结果优化压实计量指标CMV并形成智能压实质量评价指标（AccelerationIntelligentCompactionValue,AICV），进而采用正态分布3σ准则与空间统计学半变异函数方法，提出了基于AICV指标的均匀性判定及空间关联性分析方法。结果表明：在考虑了高次谐波存在的情况下，相比于CMV指标，AICV指标能够考虑高次谐波对路基压实质量的影响，具有更高的准确度。在压实质量均匀性评价方面，CMV和AICV指标均处于区间（μ-3σ,μ+3σ）中，皆满足压实质量均匀性要求，在压实质量空间关联性分析方面，CMV与AICV均可有效表征空间影响范围。基于上述研究结论，最终形成基于CMV与AICV指标的压实质量综合评价方法。　　（4）结合滚动压实数值分析与智能压实质量评价结果，通过多元非线性回归与构建神经网络的方法，优选了达到目标压实质量的施工参数组合，结合预测与实测的压实质量评价指标，提出反馈调节的判定标准；采用极差分析和神经网络方法提出输入参数反馈调节方法，最终形成路基智能压实反馈调节体系。结果表明：提出的智能压实反馈调节方法具有实时性、准确性的特点，能够指导路基压实过程中施工参数的动态调整，从而显著提高路基压实的施工效率。
作者：	马源
专业：	交通运输工程;道路与铁道工程
导师：	马涛
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2022