冻土地区公路路基压实度快速试验检测方法优化与可靠性分析

一、引言

冻土地区因其独特的低温、冻融循环等环境条件，公路路基的压实度控制对工程质量和稳定性至关重要。路基压实度不足会导致路基沉陷、路面开裂等病害，严重影响公路的使用寿命和行车安全。然而，冻土地区恶劣的自然环境使得传统的路基压实度检测方法存在检测周期长、效率低、准确性受环境因素干扰大等问题，难以满足工程建设的实际需求。因此，研究优化冻土地区公路路基压实度快速试验检测方法，并分析其可靠性，对于保障冻土地区公路工程建设质量、降低工程成本具有重要的现实意义。

二、冻土地区公路路基压实度检测现状与问题

2.1 现有检测方法概述

目前，冻土地区公路路基压实度常用的检测方法包括环刀法、灌砂法、核子密度仪法和落锤式弯沉仪法等。环刀法操作简单，但取样代表性差，且在冻土地区土壤冻结状态下难以实施；灌砂法检测结果相对准确，但检测过程繁琐，耗时较长，受环境因素影响大；核子密度仪法检测速度快，但存在放射性安全隐患，且在冻土复杂的地质条件下检测结果的准确性有待验证；落锤式弯沉仪法主要通过检测路基的动态弯沉值间接反映压实度，然而在冻土地区冻融循环作用下，路基模量变化复杂，该方法的适用性受到限制。

2.2 存在的问题

在冻土地区，现有检测方法面临诸多问题。一方面，低温环境会使土壤冻结，导致环刀法无法正常取样，灌砂法中的砂流动性变差，影响检测结果。另一方面，冻融循环会改变路基土的物理力学性质，使路基土的密度、含水量等指标发生波动，现有的检测方法难以准确反映路基压实度的真实情况。此外，部分检测方法如核子密度仪法在使用过程中存在安全风险，不符合绿色环保施工的要求，且检测设备成本较高，不利于在工程建设中广泛应用。

三、冻土地区公路路基压实度快速试验检测方法优化

3.1 优化思路

基于冻土地区的特殊环境和现有检测方法的不足，优化冻土地区公路路基压实度快速试验检测方法的思路主要从以下几个方面展开。一是结合冻土地区路基土的物理力学特性，选择合适的检测参数和指标；二是利用现代传感器技术和信息技术，提高检测的自动化和智能化水平；三是通过改进检测设备和操作流程，减少环境因素对检测结果的影响，提高检测效率和准确性。

3.2 具体优化方法

3.2.1 引入智能传感器技术：将高精度的压力传感器、位移传感器等集成到检测设备中，实时采集路基压实过程中的压力、位移等数据。通过对这些数据的分析处理，建立与路基压实度之间的数学模型，实现对压实度的快速、准确检测。例如，在路基压实过程中，传感器实时监测压路机的碾压压力和路基表面的沉降位移，利用数据分析软件对数据进行处理，快速计算出路基的压实度。

3.2.2 改进检测设备：针对冻土地区的低温环境，对传统检测设备进行改进。例如，对灌砂法的砂筒进行保温处理，防止砂在低温下冻结，保证砂的流动性；对核子密度仪进行防护设计，降低放射性泄漏风险，并优化其检测算法，提高在冻土环境下的检测准确性。

3.2.3 优化检测流程：制定标准化的检测流程，明确检测前的准备工作、检测过程中的操作规范以及检测后的数据处理方法。同时，利用信息化技术建立检测数据管理系统，实现检测数据的实时传输、存储和分析，提高

检测工作的效率和管理水平。

四、优化后检测方法的可靠性分析

4.1 试验设计

为验证优化后检测方法的可靠性，在冻土地区选取典型路段进行现场试验。试验设置不同的压实工况，包括不同的压路机类型、碾压次数和碾压速度等，分别采用优化后的检测方法和传统的灌砂法对路基压实度进行检测。同时，对试验路段的路基土进行取样，在实验室测定其物理力学指标，为分析检测结果提供基础数据。

4.2 数据分析

对现场试验获得的检测数据进行统计分析，计算优化后检测方法与灌砂法检测结果的相关性、误差范围等指标。通过对比分析发现，优化后检测方法与灌砂法检测结果的相关系数达到 0.92 以上，平均误差控制在 5% 以内，表明优化后检测方法具有较高的准确性和可靠性。此外，对不同工况下的检测数据进行分析，结果显示优化后检测方法在不同的压实条件下均能稳定、准确地检测路基压实度，受环境因素和施工工况的影响较小。

4.3 可靠性验证

除了数据分析，还通过实际工程应用对优化后检测方法的可靠性进行验证。在多个冻土地区公路工程项目中推广应用优化后的检测方法，对检测结果与工程实际质量状况进行对比分析。结果表明，采用优化后检测方法进行质量控制的路段，在通车运营后未出现明显的路基沉陷、路面开裂等病害，工程质量得到有效保障，进一步验证了优化后检测方法的可靠性。

五、结论与展望

5.1 研究结论

本论文通过对冻土地区公路路基压实度快速试验检测方法的研究与优化，结合现场试验和可靠性分析，得出以下结论：一是针对冻土地区特殊环境和现有检测方法的不足，提出了引入智能传感器技术、改进检测设备和优化检测流程等优化方法；二是通过试验验证，优化后检测方法与传统灌砂法检测结果具有较高的相关性和准确性，平均误差控制在 5% 以内，受环境因素和施工工况影响较小；三是实际工程应用表明，优化后检测方法能够有效保障冻土地区公路工程建设质量，具有较高的可靠性和实用性。

5.2 研究展望

尽管优化后的检测方法在冻土地区公路路基压实度检测中取得了较好的效果，但仍存在一些需要进一步研究和完善的地方。未来的研究可以进一步探索利用人工智能、大数据等先进技术，提高检测方法的智能化水平和适应性；加强对冻土地区路基土在不同冻融循环条件下物理力学性质变化规律的研究，为检测方法的优化提供更坚实的理论基础；同时，开展对优化后检测方法的经济性分析，降低检测成本，促进其在冻土地区公路工程建设中的广泛应用。

参考文献：

[1]李明，张华.冻土地区公路路基压实度检测技术研究[J].公路交通科技，2023,40(6):125-132.

[2]王强，刘勇.智能传感器在路基压实度检测中的应用[J].交通科技与经济，2022,24(5):89-95.

[3]陈刚，赵亮.冻土路基压实度检测方法对比与优化[J].岩土工程学报，2024,46(3):567-574.

作者简介：刘文艳，1090 年 3 月 20 日出生，女，汉族，籍贯：湖南武冈，本科学历，研究方向：试验检测方向。