一种路面测试系统及其测试方法与流程

1.本发明涉及公路工程灾害监测技术领域，具体涉及一种路面测试系统及其测试方法。


背景技术：

2.当前，在内蒙古额济纳地区的京新高速、省道s312、策达一级路，市政道路均出现了一种异于其他地区的特殊路面病害形式：路面的横向拱胀，这严重危害着行车安全。众多研究发现路面拱胀主要发生在水泥稳定碎石基层，水泥稳定碎石基层是半刚性板体结构，在温度和盐分的耦合作用下，板体内部结构开始产生膨胀应力，沿路线方向较长的板体无法将膨胀应力释放，这最终会导致变形。
3.为了使得水泥稳定碎石基层在温度和硫酸盐作用下产生的膨胀应力得到释放，消胀槽作为一种处置措施而被广泛推广，消胀槽贯穿水泥稳定碎石基层整个厚度，在沿道路路线方向，每隔一定的距离设置一处消胀槽，消胀槽的填充料不同，其侧面承受水泥稳定碎石基层的膨胀应力、变形的能力不同，消胀槽内部结构从上向下的导热能力也会有所不同。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种路面测试系统及其测试方法，以解决现有施工现场不同的消胀槽侧面抵抗由温度和硫酸盐作用下造成水泥稳定碎石基层产生的膨胀应力的能力，及消胀槽内部结构从上向下导热能力的测试问题。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.本发明提供一种路面测试系统，所述路面包括水泥稳定碎石基层、混凝土消胀槽和级配碎石消胀槽，所述路面测试系统包括：动力模块，所述动力模块通过系统总线为数据采集模块和数据传输模块提供动力；数据采集模块，所述数据采集模块用于采集所述混凝土消胀槽和所述级配碎石消胀槽承受所述水泥稳定碎石基层的应力数据和变形数据，以及所述混凝土消胀槽和所述级配碎石消胀槽内部的导热数据；数据传输模块，所述数据传输模块连接所述数据采集模块和客户端，以用于将所述数据采集模块采集到的相关数据传输至所述客户端；和客户端，所述客户端用于对所述相关数据进行分析，以得到路面测试结果。
7.可选择地，所述动力模块包括太阳能板和太阳能蓄电池，所述太阳能板用于获取太阳能，并将获取到的太阳能传输至所述太阳能蓄电池。
8.可选择地，所述数据采集模块包括多个数据采集器、8通道数据集线器和通讯数据线，所述8通道数据集线器的输入端连接多个所述数据采集器，其输出端连接所述通讯数据线，多个所述数据采集器分别设置于所述级配碎石基层、所述混凝土消胀槽和所述级配碎石消胀槽中，以用于获取所述级配碎石基层、所述混凝土消胀槽和所述级配碎石消胀槽的原始相关数据，所述通讯数据线用于对所述原始相关数据进行处理，以生成相关数据，并对所述相关数据进行存储。
9.可选择地，在所述级配碎石消胀槽，多个所述数据采集器包括第一位移计、第二位移计、第一土压力盒、第二土压力盒、第三土压力盒；在所述级配碎石消胀槽和所述混凝土消胀槽之间，多个所述数据采集器包括第三位移计和第四土压力盒；在所述混凝土消胀槽，多个所述数据采集器包括第四位移计、第五位移计、第五土压力盒、第六土压力盒和第七土压力盒；各所述位移计用于获取变形数据，且各所述土压力盒用于获取压力数据。
10.可选择地，在所述水泥稳定碎石基层，沿竖直方向自上而下依次设置有第一温度计、第二温度计和第三温度计；在所述混凝土消胀槽，沿竖直方向自上而下依次设置有第四温度计、第五温度计和第六温度计；在所述级配碎石消胀槽，沿竖直方向自上而下依次设置有第七温度计、第八温度计和第九温度计；各所述温度计用于获取温度数据。
11.可选择地，所述8通道数据集线器为3个，以分别连接所述级配碎石基层、所述混凝土消胀槽和所述级配碎石消胀槽。
12.本发明还提供一种根据上述的路面测试系统的路面测试方法，所述路面测试方法包括：
13.s1：获取原始相关数据；
14.s2：对所述原始相关数据进行处理，得到相关数据，其中，所述相关数据包括所述混凝土消胀槽和所述级配碎石消胀槽承受所述水泥稳定碎石基层的应力数据和变形数据，以及所述混凝土消胀槽和所述级配碎石消胀槽内部的温度数据；
15.s3：对所述相关数据进行分析，得到路面测试结果，其中，所述路面测试结果包括所述混凝土消胀槽和所述级配碎石消胀槽内部的导热能力。
16.可选择地，所述导热能力通过以下方式获得：
[0017][0018]
其中，α表示导热能力，t1表示温度计位于上层时的温度，t2表示温度计位于下层时的温度，h表示温度计在竖直方向的距离。
[0019]
本发明具有以下有益效果：
[0020]
以往的针对水泥稳定碎石基层的收缩和膨胀变形仅依赖于室内试验开展，室内试验所进行的监测受到环境温度、试样尺寸和试验人员操作不合理等因素的影响，得到的监测数据不能完全适用于现场。本发明可以通过现场数据对戈壁盐渍土地区路面起拱路段所采取的消胀槽措施进行适用性评价，在此基础上将消胀槽推广到与研究区地理气候条件相似的省份地区，甚至进一步推广到国外一些戈壁盐渍土地区，从而能够提高路面的建设能力。
附图说明
[0021]
图1为本发明所提供的路面测试系统的结构示意图；
[0022]
图2为图1中部分结构放大图；
[0023]
图3为图1中各温度计设置结构示意图；
[0024]
图4为本发明所提供的路面测试方法的流程图。
[0025]
1-水泥稳定碎石基层；2-混凝土消胀槽；3-级配碎石消胀槽；4-太阳能板；5-太阳能蓄电池；6-系统总线；8-通讯数据线；11-8通道数据集线器；15-第一位移计；16-第二位移
计；17-第一土压力盒；18-第二土压力盒；19-第三土压力盒；20-第三位移计；21-第四土压力盒；22-第四位移计；23-第五位移计；24-第五土压力盒；25-第六土压力盒；26-第七土压力盒；27-第一温度计；28-第二温度计；29-第三温度计；30-第四温度计；31-第五温度计；32-第六温度计；33-第七温度计；34-第八温度计；35-第九温度计；36-数据传输模块；37-gprs；38-客户端。
具体实施方式
[0026]
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0027]
实施例
[0028]
本发明提供一种路面测试系统，参考图1所示，所述路面包括水泥稳定碎石基层1、混凝土消胀槽2和级配碎石消胀槽3，所述路面测试系统包括：动力模块，所述动力模块通过系统总线为数据采集模块和数据传输模块提供动力；数据采集模块，所述数据采集模块用于采集所述混凝土消胀槽2和所述级配碎石消胀槽3承受所述水泥稳定碎石基层1的应力数据和变形数据，以及所述混凝土消胀槽2和所述级配碎石消胀槽3内部的导热数据；数据传输模块36，所述数据传输模块36连接所述数据采集模块和客户端38，以用于将所述数据采集模块采集到的相关数据传输至所述客户端38；和客户端38，所述客户端38用于对所述相关数据进行分析，以得到路面测试结果。
[0029]
具体地，在本发明中，混凝土消胀槽2为atb25沥青混凝土消胀槽，且atb25沥青混凝土消胀槽与级配碎石消胀槽3在道路沿线间隔距离为200m，两种消胀槽间隔布置。
[0030]
在本发明中，数据传输模块36构造为无线采集传输模块，以将所得到的温度、应力、变形等数据通过gprs37发送至客户端。
[0031]
可选择地，所述动力模块包括太阳能板4和太阳能蓄电池5，所述太阳能板4用于获取太阳能，并将获取到的太阳能传输至所述太阳能蓄电池5。这样，能够尽量满足环保需求的同时为整个系统提供动力来源。当然，本领域技术人员可以选择其他结构作为动力模块，例如在一些实施例中，动力模块构造为电源和/或电机。
[0032]
可选择地，所述数据采集模块包括多个数据采集器、8通道数据集线器11和通讯数据线8，所述8通道数据集线器11的输入端连接多个所述数据采集器，其输出端连接所述通讯数据线，多个所述数据采集器分别设置于所述级配碎石基层、所述混凝土消胀槽2和所述级配碎石消胀槽3中，以用于获取所述水泥稳定碎石基层1、所述混凝土消胀槽2和所述级配碎石消胀槽3的原始相关数据，所述通讯数据线8用于对所述原始相关数据进行处理，以生成相关数据，并对所述相关数据进行存储。
[0033]
由于同一断面不同位置处的土压力盒、位移计可以用来对比分析路中与路边何处受力及变形最大。不同断面同一位置的土压力盒、位移计可以用来对比分析何种消胀槽抵抗变形能力最强。因此，可选择地，参考图2所示，在所述级配碎石消胀槽3，多个所述数据采集器包括第一位移计15、第二位移计16、第一土压力盒17、第二土压力盒18、第三土压力盒19；在所述级配碎石消胀槽3和所述混凝土消胀槽2之间，多个所述数据采集器包括第三位移计20和第四土压力盒21；在所述混凝土消胀槽2，多个所述数据采集器包括第四位移计22、第五位移计23、第五土压力盒24、第六土压力盒25和第七土压力盒26；各所述位移计用
于获取变形数据，且各所述土压力盒用于获取压力数据。
[0034]
除此之外，为了获取混凝土消胀槽和级配碎石消胀槽内部的导热能力，可选择地，在所述水泥稳定碎石基层1，沿竖直方向自上而下依次设置有第一温度计27、第二温度计28和第三温度计29；在所述混凝土消胀槽2，沿竖直方向自上而下依次设置有第四温度计30、第五温度计31和第六温度计32；在所述级配碎石消胀槽3，沿竖直方向自上而下依次设置有第七温度计33、第八温度计34和第九温度计35；各所述温度计用于获取温度数据。
[0035]
这样，便可以通过以下方式获取得到：
[0036][0037]
其中，α表示导热能力，t1表示温度计位于上层时的温度，t2表示温度计位于下层时的温度，h表示温度计在竖直方向的距离。
[0038]
为了监测不同材料导热性能，以能够为力和变形监测数据提供理论指导。具体地，参考图3所示，温度计在水泥稳定碎石基层1、atb25沥青混凝土消胀槽2和级配碎石消胀槽3中安装在距沥青面层底为5cm、12.5cm、20cm处；各所述温度计测试量程为-40-125℃，精度为0.1，土压力盒测试量程为0.5mpa，精度为0.01，位移计测试量程为100mm，精度为0.1。
[0039]
由于在本发明中所测试的路面的内部结构分别为水泥稳定碎石基层1、混凝土消胀槽2和级配碎石消胀槽3，因此可选择地，所述8通道数据集线器11为3个，以分别连接所述水泥稳定碎石基层1、所述混凝土消胀槽2和所述级配碎石消胀槽3。
[0040]
本发明还提供一种根据上述的路面测试系统的路面测试方法，参考图4所示，所述路面测试方法包括：
[0041]
s1：获取原始相关数据；
[0042]
s2：对所述原始相关数据进行处理，得到相关数据，其中，所述相关数据包括所述混凝土消胀槽2和所述级配碎石消胀槽3承受所述水泥稳定碎石基层1的应力数据和变形数据，以及所述混凝土消胀槽2和所述级配碎石消胀槽3内部的温度数据；
[0043]
s3：对所述相关数据进行分析，得到路面测试结果，其中，所述路面测试结果包括所述混凝土消胀槽2和所述级配碎石消胀槽3内部的导热能力。
[0044]
可选择地，所述导热能力通过以下方式获得：
[0045][0046]
其中，α表示导热能力，t1表示温度计位于上层时的温度，t2表示温度计位于下层时的温度，h表示温度计在竖直方向的距离。
[0047]
以往的针对水泥稳定碎石基层的收缩和膨胀变形仅依赖于室内试验开展，室内试验所进行的监测受到环境温度、试样尺寸和试验人员操作不合理等因素的影响，得到的监测数据不能完全适用于现场。本发明可以通过现场数据对戈壁盐渍土地区路面起拱路段所采取的消胀槽措施进行适用性评价，在此基础上将消胀槽推广到与研究区地理气候条件相似的省份地区，甚至进一步推广到国外一些戈壁盐渍土地区，从而能够提高路面的建设能力。
[0048]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。