基于路基基层剪切波速试验的弯曲元优化设计

为了解决高速公路路基基层剪切模量长期监测的技术难题,利用压电陶瓷材料弯曲元,设计适用于香丽高速公路路基基层水平方向上剪切波激发与接收装置。选用级配符合高速公路G-A-4级配的砂砾石土进行一系列试验,以优化弯曲元传感器的钢框架尺寸和网盖设计。研究结果表明：钢框架宽度对接收信号幅值或压力波传播无显著影响,考虑框架刚度的影响,钢框架宽度设计为0.3 m;钢框架长度对接收信号幅值有显著影响,钢框架长度的最优设计为1.2 m;比较6种网盖材料,因不锈钢具有良好的耐久性,并对接收信号幅值的影响相对较小,选用不锈钢网作为网盖材料;砂砾石土具有压硬性,提升土层围压,土层剪切模量随之增加,试验中弯曲元表现出剪切波速的增大,表明弯曲元适用于砂砾石土层剪切模量的量化。研究成果为定量刻画路基基层刚度提供新的手段。