一种堆石体密度测试系统的制作方法
【专利摘要】一种堆石体密度测试系统，它包括:安放在堆石体表面的承压板；堆叠在承压板上的配重块；位于承压板一侧的用于提供激振力的激振锤；安装在配重块上表面的检波器；检波器与振动频率测试仪连接。所述的承压板和配重块为圆柱体。所述的激振锤重量为40～60kg。本发明通过将检波器粘结在配重块上，由振动源即可测试出表面坝料、承压板、配重块所组成的体系振动频率f，然后在该处进行坑测法试验以测试堆石体干密度，即可建立体系振动频率f与堆石体干密度的关系曲线，得出堆石体干密度线性解析式。本发明提供的堆石体密度测试系统，具有省时、省力、快捷、无损、准确率高的优点。
【专利说明】一种堆石体密度测试系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水电工程施工中的堆石坝密度测试领域，特别是一种堆石体密度测试 系统。
【背景技术】
[0002] 工程中用于测定堆石坝堆石体密度的方法主要有试坑法、压实沉降观测法、振动 碾安装加速度计法、控制碾压参数法、面波法、核子密度法及附加质量法等。其中坑测法，它 是堆石体密度检测的传统方法，结果准确，但检测效率低、代表性差、费时、费力、耗资大，且 具有破坏性，是一种以点带面的方法，难以客观、全面地反映大坝填筑整体质量。面波法由 于密度的变化对频散曲线影响较小，且该方法对I. Om以内的表层检测误差大，因此目前面 波法难以解决堆石体密度测定问题；核子密度法由于具有放射性，现场要求具有严格的防 护措施，且其检测要求为最大粒径不超过40mm、有效深度不超过200mm的小粒径介质，实际 应用有很大的局限性，附加质量法由于目前没有比较好的解决参振质量Hltl、刚度K、坝料波 速与坝料密度的关系，因此测试结果存在比较大的误差。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种堆石体密度测试系统，可以实现堆石体密 度的快速无损测试，且具有省时、省力、快捷、无损、准确率高等优点。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种堆石体密度测试系统，它 包括：
[0005] 安放在堆石体表面的承压板；
[0006] 堆叠在承压板上的配重块；
[0007] 位于承压板一侧的用于提供激振力的激振锤；
[0008] 安装在配重块上表面的检波器；
[0009] 检波器与振动频率测试仪相连接。
[0010] 所述的承压板和配重块为圆柱体。
[0011] 所述的激振锤重量为40?60kg。
[0012] 所述的激振锤边缘距离承压板边缘100?150mm。
[0013] 所述的检波器为速度型检波器。
[0014] 承压板与堆石体之间设有15?25mm的细砂。
[0015] 激振锤与堆石体之间铺设有15?25mm的细砂。
[0016] 附加质量法的测试原理：设堆石土测点的振动规律符合质量、弹簧模型。为测量堆 石土的参振质量Hitl、刚度K，须在测点加上适当的刚性质量体Am，Am称为振动体系的附加 质量。依据单自由度弹簧体系的振动理论，其振动方程和刚度有如下表达式：
[0017] md2Z/dt2+KZ=0 (1)
[0018] K=mco2 (2)
[0019] 式中：z-振动位移函数；
[0020] t--振动时间；
[0021] w-体系振动圆频率；
[0022] K--体系动刚度；
[0023] m--振子质量。
[0024] 依据单自由度理论模型，将附加质量、压板等效为一根弹簧，参见图1、图2,实际 构造的数学模型与理想模型的差别在于弹簧体上，弹性堆石体是具有质量和体积的，而理 想模型弹簧体是没有质量和体积的，为了解决这个因素，将振动单子改成一个可随时改变 的等差质量体即Am附加质量，测出各级质量下所对应的振动频率f，根据f?与Am的关系， 即可求得压板下的参振质量m〇、刚度K ;然后，应用信号相关分析技术求取测点间纵波波速 VP、应用信号相关分析和小波分析技术求取横波波速Vs。根据测得的基底介质刚度K、参振 质量Hitl、纵波波速VP、横波波速％、面波波速Vk，代入基础振动的弹性半空间模型解析式或无 限弹性介质公式计算密度。
[0025] 1)动力基础弹性半空间模型密度解析式
【权利要求】
1. 一种堆石体密度测试系统，其特征是它包括： 安放在堆石体（7)表面的承压板（4); 堆叠在承压板（4)上的配重块（3); 位于承压板（4) 一侧的用于提供激振力的激振键（2); 安装在配重块（3 )上表面的检波器（1); 检波器（1)与振动频率测试仪（5)电连接。
2. 根据权利要求1所述的一种堆石体密度测试系统，其特征是；所述的承压板（4)和配 重块（3)为圆柱体。
3. 根据权利要求1所述的一种堆石体密度测试系统，其特征是；所述的激振键（2)重量 为 40 ?60kg。
4. 根据权利要求3所述的一种堆石体密度测试系统，其特征是；所述的激振键（2)边缘 距离承压板（4)边缘100?150mm。
5. 根据权利要求1所述的一种堆石体密度测试系统，其特征是；所述的检波器（1)为速 度型检波器。
6. 根据权利要求1所述的一种堆石体密度测试系统，其特征是；承压板（4)与堆石体 (7)之间设有15?25mm的细砂。
7. 根据权利要求1所述的一种堆石体密度测试系统，其特征是；激振键（2)与堆石体 (7)之间铺设有15?25mm的细砂。
【文档编号】G01N9/24GK104345011SQ201310343169
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月7日 优先权日:2013年8月7日
【发明者】浮绍玮, 陈卫烈, 雷敬伟, 马双华 申请人:葛洲坝集团试验检测有限公司