技术领域
[0001] 本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种用于预判铁路翻浆冒泥的检测方法及装置。
相关背景技术
[0002] 翻浆冒泥是铁路中常见的路基病害。铁路路基翻浆冒泥病害的形成原因和产生机理较为复杂，是多种因素综合作用的结果。目前国内外学者认为其发生的必要条件包括路基填料不良、存在自由水和循环荷载。土质条件是翻浆冒泥的前提，也是发生翻浆冒泥的内因。自由水影响土体的含水量，是翻浆冒泥病害发生的必要因素。荷载作用为外因。
[0003] 常用翻浆冒泥检测方法有传感器和地质雷达。存在以下缺陷：
[0004] 1、传感器需要安装到路基内部，且数量较多，效率低。
[0005] 2、地质雷达可检测路基自由水和翻浆冒泥，但地质雷达路基病害解释时，解释结果为解释人员定性评价，对解释人员提出了较高的技术要求。且解释过程中未考虑路基填料和循环荷载等因素。
具体实施方式
[0036] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037] 作为本发明的一个实施例，提供一种用于预判铁路翻浆冒泥的检测方法，所述方法包括：
[0038] 步骤1，获取铁路的路基填料系数、循环荷载系数以及雷达检测系数；
[0039] 步骤2，基于路基填料系数、循环荷载系数以及雷达检测系数计算铁路翻浆冒泥风险值；
[0040] 步骤3，设置风险值阈值，将翻浆冒泥风险值与所述风险值阈值对比，当翻浆冒泥风险值大于等于阈值时，则预判发生翻浆冒泥。
[0041] 本发明不仅能提高路基地质雷达检测精度，还综合考虑路基填料和循环荷载，定量化、全面性预判铁路路基翻浆冒泥，满足资源节约、质量安全工程建设的要求。
[0042] 参见图1所示，本发明实施例中，所述风险值阈值为0.6，当翻浆冒泥风险值大于等于0.6时，有翻浆冒泥风险，否则，无翻浆冒泥风险。
[0043] 其中，步骤2中，基于路基填料系数、循环荷载系数以及雷达检测系数计算铁路翻浆冒泥风险值，计算式如下：
[0044] A＝r1+r2+r3；
[0045] 式中，A为翻浆冒泥风险值，r1为路基填料系数，r2为循环荷载系数，r3为雷达检测系数。
[0046] 可选地，本发明通过实际路基填料确定所述路基填料系数，通过列车时速设计方案确定所述循环荷载系数，参见下表1和表2，对于A、B、C组路基填料，对应的路基填料系数分别为0.05，0.2，0.25，对于时速350km/h、250km/h、120km/h的列车时速设计方案，对应的循环荷载系数分别为0.2，0.1，0.05。
[0047] 路基填料 A组 B组 C组r1 0.05 0.2 0.25
[0048] 表1路基填料系数(r1)参考值
[0049]荷载类型 350km/h 250km/h 120km/h
r2 0.2 0.1 0.05
[0050] 表2循环荷载系数(r2)参考值
[0051] 可选地，通过地质雷达检测设备测量得到所述雷达检测系数。
[0052] 通过对雷达反射信号分析，以及经铁路路基检测实例表明，路基自由水与地质雷达反射波信号的时频特征、瞬时振幅、瞬时频率以及瞬时相位上存在明显相关性。检测实例显示，路基含水后，雷达波形高频端较干燥路基有明显衰减且频率杂乱，雷达波反射振幅变强，因此频率类、振幅类属性可以作为判别路基含水异常的依据。
[0053] 基于此，本发明设计一种基于雷达反射波信号计算路基雷达检测系数的方法，具体包括：
[0054] 通过地质雷达检测设备的地质雷达向目标点路基地下发射高频短脉冲电磁波，并接收雷达反射波信号；
[0055] 获取路基自由水含水率与地质雷达反射波信号的关联性，并基于雷达反射波信号，分析路基自由水含水率，基于路基自由水含水率计算路基雷达检测系数。
[0056] 其中，所述雷达反射波信号包括时频特征、瞬时振幅、瞬时频率以及瞬时相位。
[0057] 可选地，参见图2至图4，所述地质雷达检测设备包括轨道推车1和地质雷达2，所述轨道推车行驶于铁路轨道3上，所述地质雷达安装于轨道推车1上，轨道推车1在地质雷达底部开设一个矩形洞口4，洞口4面积略小于地质雷达，地质雷达通过洞口4可发射和接收反射信号，检测路基病害，预判路基是否发生翻浆冒泥，该矩形洞口4可改善在铁路路基地质雷达检测时，由于轨道推车1底板结构，使得地质雷达天线接收信号差、不连续等现象从而导致的采集数据不精确的问题，提高检测结果准确性。
[0058] 其中，所述轨道推车包括：行驶轮组，包括前轮组和后轮组，所述前轮组和后轮组均包括一个车轮轴以及一对设置在所述车轮轴两端的且用于行驶在钢轨上的行驶轮；车架，包括设置在所述行驶轮组上方的支架，所述支架的底部与所述车轮轴连接；其中，所述地质雷达放置在所述支架底部矩形洞口4上方。
[0059] 可选地，地质雷达采集到沿线路基原始数据后，还需要进行数据预处理，包括能量均衡、噪声压制和提高分辨率等步骤对数据进行处理，通过地质雷达瞬时振幅、瞬时频率以及瞬时相位、时频特征等综合确定雷达检测系数。
[0060] 可选地，所述方法还包括：通过地质雷达采集不同自由水含水率的路基的雷达反射波信号，将采集的雷达反射波信号作为训练集训练神经网络，得到训练好的神经网络；将当前路基的雷达反射波信号输入所述神经网络，通过神经网络输出当前路基自由水含水率。
[0061] 基于路基自由水含水率计算路基雷达检测系数，计算式如下：
[0062] r3＝β*f；
[0063] 式中，r3为雷达检测系数，β为转换因子，f为路基自由水含水率。
[0064] 上述实施例中，基于训练好的神经网络，当接收到雷达反射波信号时，可以通过神经网络实时得到路基自由水含水率，并进一步计算得到雷达检测系数。
[0065] 作为本发明的另一个实施例，还提供一种一种用于预判铁路翻浆冒泥的检测装置，所述装置包括：参数获取模块、计算模块和判断模块；
[0066] 所述参数获取模块用于获取铁路的路基填料系数、循环荷载系数以及雷达检测系数；
[0067] 所述计算模块用于基于路基填料系数、循环荷载系数以及雷达检测系数计算铁路翻浆冒泥风险值；
[0068] 所述判断模块用于设置风险值阈值，将翻浆冒泥风险值与所述风险值阈值对比，当翻浆冒泥风险值大于等于阈值时，则预判发生翻浆冒泥。
[0069] 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。
