引言

土石坝凭借取材便捷、适应性强等优势，在水利工程中应用广泛，其填筑质量直接关系到坝体的稳定性与耐久性。压实干密度作为衡量填筑质量的核心指标，其检测效率与精度对施工进度和工程安全至关重要。然而，传统的环刀法、灌砂法等检测手段，难以适应大规模、高强度填筑施工的实时质量管控需求。如何研发一种快速、精准的现场检测方法，成为提升土石坝施工质量管控水平的迫切需求，对推动水利工程建设技术进步具有重要意义。

一、土石坝填筑料压实干密度传统检测方法的局限性分析

环刀法在土石坝填筑料压实干密度检测中存在显著的扰动性缺陷。该方法通过切割圆柱形试样获取填筑料样本，取样过程中刀具对周围土体的挤压会改变原有的密实状态，尤其对于级配不均的粗粒料，易导致颗粒分离，使检测结果难以反映真实压实度。同时，环刀取样的代表性受限于取样点数量，在大面积填筑区域中，稀疏的测点分布难以捕捉压实度的空间变异性，可能遗漏局部压实不足的隐患，对坝体结构安全构成潜在威胁。灌砂法的操作复杂性制约了检测效率的提升。该方法需开挖试坑、称量砂重、计算体积等多道工序，在含水率较高的填筑料中，试坑壁易坍塌，需额外采取支护措施，进一步延长操作时间。对于高强度施工的土石坝工程，单测点检测耗时可达数小时，难以实现实时质量反馈，导致施工进度与质量管控之间形成矛盾。此外，灌砂法的精度依赖于砂的粒径均匀性与试坑形状规整度，实际操作中因人为因素导致的误差波动较大，检测结果的稳定性难以保证。

传统检测方法的共性缺陷在于难以满足动态施工管控需求。这些方法均属于离散性检测，无法实现连续监测，难以反映填筑料压实度的实时变化，导致质量问题发现滞后。在土石坝分层碾压施工中，每一层的压实质量需等待检测结果合格后方可进行下道工序，传统方法的低效率直接影响施工进度，与现代工程对精益化、高效化管理的要求存在明显差距。

二、基于多参数传感与数据融合的快速检测方法构建

基于多参数传感与数据融合的快速检测方法需搭建多维度参数采集架构。针对土石坝填筑料的物理力学特性，集成电磁感应、超声波透射与红外光谱等传感技术，开发便携式一体化检测装置。电磁感应模块通过测量填筑料的导电性能反演密实度分布，超声波模块利用声波传播速度与颗粒间孔隙率的关联获取结构信息，红外光谱模块则通过特征吸收峰分析实时测定含水率。各传感模块通过同步触发机制实现数据并行采集，避免单一参数检测的片面性，全面捕捉影响干密度的关键物理量。数据融合算法的构建需实现多源信息的深度解析。采用自适应加权融合策略，对不同传感参数赋予动态权重——在粗粒料检测中强化超声波信号的权重占比，在黏性土检测中提升电磁感应参数的影响系数，通过模糊逻辑算法实现权重的实时调整。引入深度学习模型构建参数与干密度的映射关系，利用大量现场实测数据训练网络，通过特征提取层剥离环境干扰因素，经全连接层输出干密度预测值。模型内置自诊断模块，当某一传感参数异常时自动启动数据补偿机制，确保融合结果的稳健性。

检测流程的标准化设计是方法实用化的核心环节。现场操作前需完成设备标定，通过已知干密度的标准试块建立传感信号基准，消除温度、湿度等环境因素的系统误差。检测路径规划采用分区扫描模式，结合GPS定位生成网格化测点分布图，确保数据空间覆盖的均匀性。数据处理环节开发专用分析软件，自动完成异常值剔除、参数归一化与融合计算，输出干密度分布云图与合格率统计结果。针对不同填筑料类型预设算法参数包，操作人员可通过料型选择键快速调用适配模型，降低对专业技能的依赖。该方法通过传感技术与算法设计的协同创新，突破传统检测的技术瓶颈。多参数采集实现对填筑料复杂特性的全面感知，自适应融合算法解决参数与干密度的非线性关联难题，标准化流程保障现场应用的便捷性与一致性。构建的检测体系既能满足干密度测定的精度要求，又将单测点检测周期压缩至传统方法的十分之一，为土石坝填筑施工的实时质量管控提供可行技术路径。

三、快速检测方法的现场验证与应用优化

快速检测方法的现场验证需依托典型土石坝工程构建多场景测试体系。选取不同坝型、不同填筑料类型的施工区域，同步开展快速检测与传统方法对比试验。在黏性土填筑段，重点验证方法对含水率波动的抗干扰能力，通过同一测点的连续监测，分析快速检测值与环刀法结果的偏差规律；在砂砾石填筑区，聚焦级配差异对检测精度的影响，对比快速检测数据与灌砂法在相同网格测点的分布特征。验证过程需覆盖不同碾压遍数、不同压实机械组合的工况，采集足够样本量以确保验证结果的统计显著性。验证数据的分析需建立多维度评估指标体系。通过计算快速检测值与传统方法结果的相对误差，评估方法的准确性；统计单测点检测耗时与数据输出延迟，衡量检测效率的提升幅度；分析不同填筑条件下误差的离散程度，判断方法的稳定性。针对验证中发现的偏差，如粗粒料中检测值系统性偏高的现象，需回溯传感参数与填筑料物理特性的关联机制，定位误差来源。结合工程地质勘察资料，建立误差修正因子与料场级配参数的映射关系，为后续优化提供量化依据。

应用优化需针对现场验证暴露的问题进行靶向改进。在硬件层面，升级传感器的信号滤波模块，增强对复杂电磁环境的抗干扰能力；优化设备采样频率与数据传输协议，减少极端气候条件下的信号丢失。在算法层面，引入工程特性参数作为模型输入变量，通过增加料场分区训练样本，提升方法对不同来源填筑料的适应性。针对大规模施工的检测需求，开发多设备协同工作模式，通过无线组网实现测点数据的实时汇总与全局分析，形成覆盖填筑面的密度分布热力图，为碾压机械的动态调度提供决策支持。优化后的方法需通过工程试点进行二次验证。选取高坝大库等复杂工程场景，测试方法在高含水率、高压实强度等极端条件下的表现；结合施工管理流程，制定检测频率与质量预警阈值，将快速检测数据嵌入填筑质量管控系统，实现 “检测 - 评估 - 调控” 的闭环管理。总结试点应用中的操作规范与设备维护经验，编制标准化作业手册，明确不同填筑料类型对应的检测参数设置与误差控制措施，为方法的推广应用提供可复制的实施路径。

结语

基于多参数传感与数据融合的土石坝填筑料压实干密度快速检测方法，有效克服了传统方法的局限性，实现了检测过程的高效化、精准化与实时化。现场验证表明，该方法能满足施工质量动态管控的需求，为土石坝填筑施工提供了可靠的技术支撑。未来可进一步拓展方法的适用范围，结合智能化施工技术实现检测与调控的一体化，持续提升土石坝工程的建设质量与管理水平。

参考文献

[1]王强.土石坝填筑料压实干密度快速检测技术进展[J]. 水利水电科技进展, 2022, 42(3): 85-92.

[2]陈红.基于多传感融合的土石坝压实质量现场检测方法研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 2687-2696.

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