[发明专利]一种红黏土压实度快速检测方法

说明书

本发明提供一种红黏土压实度快速检测方法，属于道路工程技术领域。所述的检测方法包括以下步骤：S1：利用PFWD设备获取荷载及位移时程数据；S2：建立卷积神经网络，卷积神经网络包括输入层、卷积层、池化层、全连接层和输出层。本发明利用PFWD(便携式落锤弯沉仪)设备，并结合大数据和卷积神经网络算法，充分挖掘PFWD所得落锤的动荷载及位移时程所包含的土体压实度信息，建立了利用PFWD设备快速、无损获取红黏土压实度的方法，有利于现行规范的完善和指导工程施工。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种红黏土压实度快速检测方法。

背景技术

红黏土在我国分布广泛，在土木工程施工过程中，如地基、路基、边坡等不可避免的会遇到大量的红黏土压实问题，确保土体被充分压实是提高土工构筑物长期安全服役的基础和必要工程措施。

为获取填土的压实度，JTG F80/1-2017《公路工程质量检验评定标准》中提到的对粗粒土和路面结构的压实度检测方法为灌砂法、水袋法，细粒土为环刀法或灌砂法。上述几类传统的检测方法虽然能得到精准的压实度信息，但对被测路段具有破坏性且实验过程费时费力，已无法满足新时代的工程需求。

近年来，土木工程领域也有一些学者尝试探索土体压实度测量的新方法，已报道的包括核子密度仪法、瞬态瑞利波法、PFWD(便携式落锤弯沉仪)法等。其中，核子密度仪法价格昂贵，且具有一定的放射性；瞬态瑞利波法虽然具有简便、快速的优势，但检测精度较差。

PFWD法是利用PFWD设备将重锤提升至一定高度后自由下落，获取冲击过程中一系列与土体的动应力响应有关的数据，通过建立起的弯沉或动态模量与压实度的关系，可推算土体的压实度信息。PFWD法对所测土体不具有破坏性，且设备轻便、操作简单，可以较为迅速、准确的获取所测土体的荷载、弯沉等土体真实的物理力学状态和特征信息，但现今研究的方法多是对动弹性模量和压实度之间进行经验拟合，所得压实度数值多为经验值，缺少必要的理论依据。

发明内容

本发明通过提供一种红黏土压实度快速检测方法，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种红黏土压实度快速检测方法，包括以下步骤：

S1：利用PFWD设备获取荷载及位移时程数据；

S2：建立卷积神经网络，卷积神经网络包括输入层、卷积层、池化层、全连接层和输出层，具体操作方法为：

S2₁：输入：在输入层输入荷载及位移时程数据；

S2₂：数据卷积操作：将荷载及位移数据作为输入特征面，设定卷积核大小、数量、步长和填充参数，赋予一个卷积核权值，在同一输入特征面和输出特征面中卷积核权值共享；赋予一个偏置值，在同一输入特征面和输出特征面中偏置值共享，经过卷积操作，得到卷积层输出特征面；

S2₃：数据池化操作：将卷积层的输出特征面作为池化层的输入特征面；设定池化核大小和池化方法；通过池化操作可得到和卷积层输出特征面同样数量的输出特征面且一一对应；

S2₄：数据全连接操作：将池化层的输出特征面作为全连接层的输入特征面，输入特征面用f_gⁱⁿ(全连接层输入特征面中第g个神经元，g＝1，…，n)表示，全连接层的输出神经元用f_j^out(全连接层中第j个神经元，j＝1，…，l)表示；权值和偏置值分别用W_j^g、b_j表示；最终得到j个神经元，具体全连接操作如下：