1.西南石油大学 地球科学与技术学院 成都 610500
摘要：针对路基工程中的路基填料的碾压，在前人研究的基础上，研究了振动台试验能量的计算方法和振动压路机现场碾压的能量计算方法，并对两者之间的相关关系进行了阐述。在此基础上，研究提出了基于能量守恒的振动碾压方案制定理论。
关键词：路基工程，振动台试验，振动压路机，能量守恒，碾压施工方案。
1工程概况
郑阜铁路ZFZQ-3标段三分部位于河南省周口市境内，周口东站起止里程为DK138+589.89至DK141+086.73，正线路长度2.497km；ZDK00+400至ZDK1+557.98段维修工区长度1.158km；总长3.655km。红线征地501亩，涵洞4座，框构桥5座，旅客地道1座。
2振动台试验的能量计算
振动台试验是研究路基填料压实特性的一个重要研究手段，通过振动台试验可以研究影响填料压实效果的各个因素，因此，基于能量守恒提出的振动压实方案，首先要从振动台试验的能量计算出发。利用文献[5]的研究成果，振动台试验中，单位体积上填料受到的压实功按下式计算：
（1）
式中，为单位体积内的振动能量（kJ/m3）；为配重块质量（kg）；为试样质量（kg）；A为工作振幅（mm）；f为振动频率（Hz）；为压实层数；t为振动时间（s）。同样在不考虑能量在各层之间传递的情况下，只要明确了振动台的各个参数，就能通过这个式子计算出试样达到满足要求的压实度所需要的能量，具体击实设备见图1和图2所示。
图1 振动击实仪 图2 振动击实仪操作台
3现场碾压的能量计算
与室内振动台试验不同的是，施工现场振动压路机在碾压时输出的能量是直接决定路基填料压实质量的重要参数，具体现场施工设备见图3。因此，明确振动台试验中的能量计算方法后，再明确现场碾压能量计算方法是提出基于能量守恒压实方案的关键所在。同样，利用文献[5]的研究成果，现场振动碾压的能量计算公式如下：
（2）
式中：为相应的振动轮宽度方向振动碾压重叠系数，一般碾压轮迹重叠宽度为1/4的振动轮宽度，则取=1+0.25=1.25；为名义振幅（mm）；为振动频率（Hz）；为压实遍数；为振动轮动作用系数，为振动轮的重量（kg）；为激振力（kN）；为振动压路机行驶速度（km/h）；为振动轮宽度（cm）；为每层松铺厚度（cm）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆，与之间存在着如下的对应关系：
表1 振动压实时振动轮的动作用系数表
编号12345678
0.61.02.13.04.16.06.88.0
1.71.51.551.31.351.250.90.9
因此，确定了以上各个参数后，就能对施工现场的振动压路机所能施加的振动能量进行计算。
图3 现场碾压设备
4室内试验与现场碾压能量间相关关系
文献[5]给出了振动台试验以及现场振动碾压的能量计算方法，但并没有给出通过怎样的方式将它们联系起来，基于文献[5]的研究，下面推导出振动台试验与现场振动碾压施工间能量的联系。在土工试验规程[1]的基础上，设填料在经过振动台试验后达到满足要求的压实度所需的能量为E0，那么在现场振动碾压施工中，填料若要达到满足要求的压实度，则有如下关系：
（3）
在这个式子中，、是确定的，而在现场进行振动碾压施工时，对于某一种特定的振动压路机，强振弱振所对应的、、、F0、B、v是确定的，松浦厚度也是确定的，则只剩下压实遍数为未知数，那么可以解出在强振或弱振的条件下，要进行几遍碾压才能使填料达到满足要求的压实度。这是只进行一种碾压时（强振或弱振），所需的碾压遍数。下面来讨论强弱振组合碾压。
再通过式（3）的左半部分可以计算得出每一遍强振或弱振振动压路机所输出的能量，假设强振一遍振动压路机输出能量为a，弱振一遍振动压路机输出能量为b，显然，a，b是两个确定值，设强振碾压进行遍，弱振碾压进行遍则有：
（4）
式中，、为未知数且为正整数，那么可以解出一系列的解，每一组解就对应一种碾压组合，选择相对合理的碾压组合，再与上面计算出的单独进行一种碾压进行对比，选出最为合理的碾压方案。
通过这样的方式，就可以将室内试验与现场振动碾压施工联系起来，增强了现场施工的理论性，真正实现由室内试验所得数据来指导现场施工的目的。
5结论
经过参考前人的研究成果和进一步的推导后，本文基于能量守恒的观点提出了将振动台试验中的能量计算与现场振动压路机的能量计算相联系起来，得到了一个通过室内试验所得数据来帮助施工现场制定碾压方案的理论。
6基金支持
[1] 高速铁路轨道技术国家重点实验室开放基金，高速铁路智能化路基压实技术研究，2016YJ005；
[2] 中国铁路总公司科研计划，路基智能压实控制技术深化研究，2016G006-C；
7参考文献
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论文作者:曲宏略1,刘磊1,刘懿颉1,李可昕1
论文发表刊物:《防护工程》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/3
标签：能量论文; 压实论文; 填料论文; 压路机论文; 路基论文; 现场论文; 振动台论文; 《防护工程》2017年第34期论文;