一種提高路基填料改良試驗(yàn)效率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鐵路、公路等路基填料改良試驗(yàn)領(lǐng)域，具體地指一種提尚路基填料改 良試驗(yàn)效率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，土的地域性分布也不盡相同，優(yōu)質(zhì)填料相對(duì)匱 乏，因此整條鐵路、公路（尤其是高速鐵路或高速公路）選用天然優(yōu)質(zhì)填料從成本和填料的 供應(yīng)上都存在著不小的困難，對(duì)沿線(xiàn)不合格填料進(jìn)行改良（主要包括物理改良和化學(xué)改良 兩種）后加以應(yīng)用恰能解決這一難題，不僅可充分利用鐵路沿線(xiàn)的土料資源、縮短建設(shè)工 期，而且節(jié)約建設(shè)成本，具有良好的適用性和經(jīng)濟(jì)性。
[0003] 不同區(qū)域的路基填料由于所含礦物成分、顆粒成分不同，適合的改良摻和料類(lèi)型 (如水泥、石灰、砂礫等粗顆粒等）及其摻和比也不一樣，改良后對(duì)應(yīng)的試樣飽和抗壓強(qiáng)度 值差異很大，因此每個(gè)涉及到填料改良項(xiàng)目的試樣數(shù)量多、組合多樣，不僅需要投入大量人 力、物力來(lái)尋找最佳的填料配合比，而且過(guò)程繁瑣，試驗(yàn)周期漫長(zhǎng)。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外室內(nèi)填料改良試驗(yàn)是通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)、無(wú)側(cè)向抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)來(lái)完成，常 規(guī)做法是：首先對(duì)于每種需改良填料的摻和料類(lèi)型、摻和比例結(jié)合填料特點(diǎn)、工程經(jīng)驗(yàn)通過(guò) "試摻試驗(yàn)"最終找到滿(mǎn)足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求條件下的最佳摻和比；其次同一種摻和比試樣分多 份（一般為5~6份）平行進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)以測(cè)定其在標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)功作用下含水量與干密度之 間的關(guān)系，繪制"干密度-含水量關(guān)系曲線(xiàn)"，以此找出這種摻和比填料改良后的最大干密 度和最優(yōu)含水量，同時(shí)測(cè)定該條件下對(duì)應(yīng)的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值；不同填料、不同摻和比條件下 以此類(lèi)推、重復(fù)試驗(yàn)。因此常規(guī)填料改良試驗(yàn)工作量大、耗時(shí)多、周期長(zhǎng)，需要投入大量的人 力、物力，試驗(yàn)周期往往制約著工程設(shè)計(jì)進(jìn)度，且試驗(yàn)精確度往往不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種提高路基填料改良試驗(yàn) 效率的方法，以快速、準(zhǔn)確獲取擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果以及找出滿(mǎn)足無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求條件時(shí)對(duì) 應(yīng)的改良土摻和比
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種提高路基填料改良試驗(yàn)效率的方法，其特征在于，它包 括以下步驟：
[0007] 1)將不小于三份的同一摻和比改良土試樣平行進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，分別測(cè)得其含水 量、干密度試驗(yàn)值；
[0008] 2)剔除試驗(yàn)結(jié)果的異常值，繪制干密度與含水量關(guān)系曲線(xiàn)；
[0009] 3)采用最小二乘法對(duì)繪制的曲線(xiàn)進(jìn)行不同階數(shù)的曲線(xiàn)擬合；
[0010] 4)確定最優(yōu)階數(shù)擬合方程，根據(jù)擬合后曲線(xiàn)得到改良土的最大干密度P dmax和最 佳含水量ω。指標(biāo)；
[0011] 5)以此類(lèi)推，得到不同摻和比改良土的最大干密度P ^iax和最佳含水量ω。指標(biāo)；
[0012] 6)選取若干個(gè)不同摻和比改良土，利用上述所得的不同摻和比改良土最大干密度 P &和最佳含水量ω。指標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行無(wú)側(cè)限飽和抗壓試驗(yàn)，以求得無(wú)側(cè)限飽和抗壓值；
[0013] 7)對(duì)于未進(jìn)行無(wú)側(cè)限飽和抗壓試驗(yàn)的不同摻和比改良土，采用LS-SVM模型進(jìn)行 估算其無(wú)側(cè)限飽和抗壓值；
[0014] 8)根據(jù)路基設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度，確定最佳改良土的摻和比。
[0015] 運(yùn)用本發(fā)明所示的方法進(jìn)行路基填料改良試驗(yàn)，可有效提高改良土試驗(yàn)效率，加 快試驗(yàn)進(jìn)度，提高試驗(yàn)精確度，及時(shí)應(yīng)用于設(shè)計(jì)、施工，同時(shí)可節(jié)省試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，具有良好的經(jīng) 濟(jì)、技術(shù)與社會(huì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為不同階數(shù)擊實(shí)試驗(yàn)擬合曲線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 本實(shí)施例的一種提尚路基填料改良試驗(yàn)效率的方法，它包括以下步驟：
[0019] 1)將同一摻和比（如水泥、石灰或粗顆粒等）的改良土多份（不小于3份）試樣 平行進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，分別測(cè)得其含水量、干密度試驗(yàn)值；
[0020] 2)剔除試驗(yàn)結(jié)果的異常值，繪制干密度與含水量關(guān)系曲線(xiàn)；
[0021] 3)采用最小二乘法對(duì)繪制的曲線(xiàn)進(jìn)行不同階數(shù)的曲線(xiàn)擬合；
[0022] 4)確定最優(yōu)階數(shù)擬合方程，根據(jù)擬合后曲線(xiàn)得到改良土的最大干密度P dmax和最 佳含水量ω。指標(biāo)；
[0023] 不同階數(shù)擬合方程如下所示：
[0024] 1)階數(shù)η = 2時(shí)的情況：
[0025] P d= 1. 08675+0. 09573 ω -〇· 00315 ω 2，
[0026] 誤差平方和 σ 2= 〇· 001224 ;
[0027] 2)取階數(shù)η = 3時(shí)的情況：
[0028] P d= 2. 05971-0. 14171 ω +〇· 01517 ω 2-〇· 00045 ω3，
[0029] 誤差平方和 σ 3= 〇· 000094 ;
[0030] 3)取階數(shù)η = 4時(shí)的情況：
[0031] p d= 3. 67316-0. 67299 ω+〇· 07857 ω 2-〇· 0037 ω 3+0. 00006 ω4，
[0032] 誤差平方和σ4=〇。
[0033] 將上述得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線(xiàn)擬合（參考圖1)，從圖1可以看出，當(dāng)階數(shù)η = 2時(shí)， 所擬合的曲線(xiàn)誤差較大，當(dāng)階數(shù)η = 4時(shí)，雖然擬合誤差值為0,但由于階數(shù)過(guò)高，增大計(jì)算 機(jī)計(jì)算工作量，影響計(jì)算速度；η = 3與η = 4的曲線(xiàn)擬合相近，且控制在誤差范圍內(nèi)，因此 可以利用三階多項(xiàng)式做擬合曲線(xiàn)方程，即可求解同一摻和比改良土的最大干密度和最佳含 水量；
[0034] 5)以此類(lèi)推，得到不同摻和比改良土的最大干密度P ^iax和最佳含水量ω。指標(biāo)；
[0035] 本實(shí)施例是采用最小二乘法曲線(xiàn)擬合法，可實(shí)現(xiàn)在滿(mǎn)足基本試驗(yàn)組數(shù)或份數(shù)情況 下較快速確定不同摻和比改良土的最大干密度P dniax和最佳含水量ω。指標(biāo)，較常規(guī)改良試 驗(yàn)組數(shù)（一般規(guī)定為5~6組）明顯減少，提高了試驗(yàn)效率，同時(shí)提高了試驗(yàn)的精確度，減 少了常規(guī)人工作圖求解的隨意性或人為誤差。
[0036] 6)選取若干個(gè)不同摻和比改良土，利用上述所得的不同摻和比改良土最大干密度 P &和最佳含水量ω。指標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行無(wú)側(cè)限飽和抗壓試驗(yàn)，以求得無(wú)側(cè)限飽和抗壓值；
[0037] 例如：分別選取4%水泥、6%水泥、8%水泥的摻和比改良土，利用步驟1)~4)，求 得不同比例下改良土的最大干密度P d_和最佳含水量ω。指標(biāo)，并對(duì)不同比例下改良土進(jìn) 行無(wú)側(cè)限飽和抗壓試驗(yàn)，以求得無(wú)側(cè)限飽和抗壓值，其結(jié)果如表一所示：
[0038]
[0039] 表一
[0040] 從表一可以看出，當(dāng)摻入6%水泥時(shí)，填料強(qiáng)度已高于規(guī)范要求的350kPa，已滿(mǎn)足 尚鐵要求；
[0041] 7)對(duì)于未進(jìn)行無(wú)側(cè)限飽和抗壓試驗(yàn)的不同摻和比改良土，采用LS-SVM模型進(jìn)行 估算其無(wú)側(cè)限飽和抗壓值；
[0042] 例如：在試驗(yàn)過(guò)程中未考慮到摻入水泥量為5 %的情況，采用LS-SVM模型進(jìn)行 估算；通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)模型，預(yù)測(cè)出摻入水泥量為5 %的改良土的無(wú)側(cè)限飽和抗壓強(qiáng)度為 355kPa，可以滿(mǎn)足規(guī)范要求；為了證明本模型預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在化驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)地驗(yàn) 證，得出實(shí)際飽和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為368kPa，預(yù)測(cè)誤差僅為3. 5%。
[0043] 本實(shí)施例對(duì)未實(shí)施的化學(xué)填料改良方案通過(guò)LS-SVM模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，并使誤差控 制在可控范圍內(nèi)，減少了改良土試驗(yàn)組數(shù)，縮短了試驗(yàn)工期，節(jié)省了大量試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，達(dá)到了 預(yù)期控制目標(biāo)值。
[0044] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)做任何形式上的 限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均 仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高路基填料改良試驗(yàn)效率的方法，其特征在于，它包括以下步驟： 1) 將不小于三份的同一摻和比改良土試樣平行進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，分別測(cè)得其含水量、干 密度試驗(yàn)值； 2) 剔除試驗(yàn)結(jié)果的異常值，繪制干密度與含水量關(guān)系曲線(xiàn)； 3) 采用最小二乘法對(duì)繪制的曲線(xiàn)進(jìn)行不同階數(shù)的曲線(xiàn)擬合； 4) 確定最優(yōu)階數(shù)擬合方程，根據(jù)擬合后曲線(xiàn)得到改良土的最大干密度P dmadP最佳含 水量《。指標(biāo)； 5) 以此類(lèi)推，得到不同摻和比改良土的最大干密度Pdniax和最佳含水量《。指標(biāo)； 6) 選取若干個(gè)不同摻和比改良土，利用上述所得的不同摻和比改良土最大干密度 P &和最佳含水量《。指標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行無(wú)側(cè)限飽和抗壓試驗(yàn)，以求得無(wú)側(cè)限飽和抗壓值； 7) 對(duì)于未進(jìn)行無(wú)側(cè)限飽和抗壓試驗(yàn)的不同摻和比改良土，采用LS-SVM模型進(jìn)行估算 其無(wú)側(cè)限飽和抗壓值； 8) 根據(jù)路基設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度，確定最佳改良土的摻和比。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高路基填料改良試驗(yàn)效率的方法，通過(guò)將填料改良土試驗(yàn)過(guò)程中所得的擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用最小二乘法進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，能夠準(zhǔn)確、快速的求出了不同顆粒成分土的擊實(shí)試驗(yàn)擬合方程及其誤差，減少了試驗(yàn)工作量，縮短試驗(yàn)周期，提高工作效率；對(duì)未實(shí)施的化學(xué)填料改良方案通過(guò)LS-SVM模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，并使誤差控制在可控范圍內(nèi)，減少了改良土試驗(yàn)組數(shù)，縮短了試驗(yàn)工期，節(jié)省了大量試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，達(dá)到了預(yù)期控制目標(biāo)值。
【IPC分類(lèi)】G01N33/42
【公開(kāi)號(hào)】CN105137050
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510531311
【發(fā)明人】楊松, 詹學(xué)啟, 姜鷹, 劉慶輝, 李玉良, 張占榮
【申請(qǐng)人】中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日