(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211152176.X (22)申请日 2022.09.21 (71)申请人 河海大学 地址 210098 江苏省南京市 鼓楼区西康路1 号 (72)发明人 王柳江　臧耀辉　毛航宇　 (74)专利代理 机构 上海德誉达专利代理事务所 (普通合伙) 31426 专利代理师 李小艳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06N 3/00(2006.01) G06F 17/18(2006.01) G01N 27/22(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于响应曲面法的土体压实度检测方 法 (57)摘要 本发明涉及一种基于响应曲面法的土体压 实度检测方法， 先取现场测试土体开展室内标定 试验， 建立土体的介电常数、 电导率和最大贯入 阻力随质量含水率和干密度变化的二阶响应曲 面模型， 其次， 研究土体的电导率和介电常数之 间的相关性， 建立土体电导率的修正模型并计算 电导率修正值； 然后， 将实测介电常数、 实测最大 贯入阻力以及电导率修正值代入二阶响应曲面 模型， 以实测值和计算值均方根误差最小建立目 标函数； 最后， 采用粒子群优化算法进行反演， 得 到土体质量含水率和干密度， 计算出土体压实 度， 本发明的测试方法能够对现场碾压后的土体 压实度进行快速精准的检测， 测得土体质量含水 率和干密度， 适用于不同的工程 填筑土体。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 115455712 A 2022.12.09 CN 115455712 A 1.一种基于响应曲面法的土体压实度检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 取部分现场土体做室内标定实验， 制备不同含水率和干密度的试样， 利用FDR传感 器测试土体的介电常数和电导 率， 利用贯入仪测试土体最大贯入阻力； S2： 以土体的介电常数、 电导率和最大贯入阻力作为响应目标， 土体含水率和干密度作 为影响因素， 考虑线性效应、 二次效应和交互效应， 建立土体的介电常数、 电导率和最大贯 入阻力随质量含水率和干密度变化的二阶响应曲面模型； S3： 根据土体的电导 率和介电常数之间的相关性， 建立土体电导 率的修正模型； S4： 将FDR传感器、 贯入仪与电动反力升降装置连接， 形成一套便携式快速检测装置， 通 过电机控制升降， 将FDR传感器和贯入仪的探针插入压实土体， 分别测得压实土体的实测介 电常数和实测 最大贯入阻力， 将实测介电常数代入土体电导率的修正模型， 计算得到土体 的电导率修正值； S5： 将实测介电常数、 电导率修正值和实测最大贯入阻力作为已知量， 代入对应的二阶 响应曲面模型， 以三个目标值的实测值和模型计算值均方根误差最小为 目标函数， 基于粒 子群优化 算法反演得到最优的一组计算 参数， 即为现场压实土体的质量含水率和干密度。 2.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的土体压实度检测方法， 其特征在于， 步 骤S2中， 土体的介电常数、 电导率和最大贯入阻力随质量含水率和干密度变化的二阶响应 曲面模型， 其表达式如下： 式中， 、 、 分别为土体的介电常数、 电导率和 最大贯入阻力的响应曲面函数； 、 、 为截断系 数， 、 、 、 、 、 为线性项系数， 、 、 为交互项系数， 、 、 、 、 、 为二次项系数， 各系数均为模型最小二乘法拟 合参数， 由率定试验拟 合确定； 为土体质量含水率， 为干密度。 3.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的土体压实度检测方法， 其特征在于， 步 骤S3中的土体电导 率修正模型采用如下函数： 式中， , , , 为模型参数， 为电导率修正值， 为介电常数。 4.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的土体干压实度预测模型及测试方法， 其特征在于， 步骤S5中， 选取实测介电常数、 电导率修正值和实测最大贯入阻力作为已知 量， 采用等权 重法构造目标函数： 式中， 为实测介电常数， 为电导率修正值， P为实测最大贯入阻力； 、 和 为土权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455712 A 2体的介电常数、 电导 率和最大贯入阻力对应的响应曲面 函数。 5.根据权利要求1所述的一种基于响应曲面法的土体压实度检测方法， 其特征在于， 步 骤S4中， FDR传感器和贯入仪与电动反力升降装置的传力杆底部采用可拆卸式的螺纹连接， 现场检测时， 先连接贯入仪测最大贯入阻力， 再连接FDR传感器测介电常数， 数值均记录在 采集仪中； 测试时， 通过电机控制探针贯入速度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455712 A 3