无线加速度传感器在压实度检测中的运用

　　压实是使路基和路面各结构层材米}具有足够的密实度。压实可以充分发挥路基土和路面材料的强度，可以减少路基、路面在行车荷载作用下产生的永久变形，还可以增加路基土和路面材料的不透水性和强度稳定性。所以压实对于公路的路基、路面具有十分重要的意义。在压实过程中由于碾压不足，设计的密实度达不到要求，结果将会导致返工或工程质量低劣;碾压次数过多，既不经济又会使压实度降低，还增加了工程检测人员的劳动强度。采用先进的计算机技术能对被压实路面压实度进行实时、准确测量。但采用加速度有线采集系统的机载式压实度仪，在实际应用中存在诸多不便:布线困难，改线工程量大，线路容易损坏，不能实时的被远方工程人员获知。采用加速度无线采集系统的机载式压实度仪能将所测压实度数据无线传输至台式计算机以供现场工程人员参考，使之能根据所得的数据及时调度压实机械。也可由无线传感器节点组成的局域网接人Internet网，实现远程传输，供远离施工现场的工程人员参考，实时掌握施工情况。现在以无线加速度传感器节点来探讨采用无线加速度传感器的机载式压实度仪的可行性。

　　1压实度检测原理

　　1. 1理论基础

　　土壤振动压实分为3个阶段，本文所研究的压实度智能检测是从压实的第2阶段开始检测，即土壤在周期载荷作用下产生以弹塑性变形为主的弹塑性应变。图1为轮胎驱动振动压路机的两自由度的数学模型(多自由度模型分析思路与此相同)。在列出振动方程以前，首先对模型中有关参数和条件进行说明:

　　(1)在模型中，土是具有一定刚度的弹性体。其刚度为k}，阻尼为c,，阻尼为线性阻尼。

　　(2)振动压路机的上下车质量简化为具有一定质量的集中质量块。上车为ml,瞬时位移为xi;下车为mz，瞬时位移为x,，振动轮都保持与地面紧密接触。

　　数学模型的运动方程为:

　　式中:

　　M，为偏心块的静偏心力矩，Me=mf;

　　mf为偏心力;

　　r为偏心块的偏心矩。

　　振动压路机作业时的刚度为

　　式中:

　　e为孑L隙比;

　　U为土的泊松比;

　　月为振动轮触地角;

　　L为振动轮宽;

　　，。为平均固结压力;

　　E,}为应变。

　　从式(4)可看出:孔隙比减小，土的刚度会随之增加，而孔隙比和压实度的变化趋势正好相反，所以土的刚度增加，则压实度也增加;土的刚度减小，压实度也随之减小。土的阻尼计算如下: