摘 要：基于土壤模量刚度仪GeoGauge测得的动刚度和杨氏模量作为路基压实质量检测指标，根据区域化变量理论，利用ArcGIS软件对高速公路一般路基段、路桥过渡段压实质量单点检测指标的全局趋势、空间分布规律以及空间变异性进行研究。研究结果表明：检测指标空间自相关性的最大距离分布在0～10或30～40范围内，检测数据集中性较好，空间差异性较小；整个碾压面上检测指标的变异程度集中分布在25%～75%之间，属于中等结构性变异。
关键词：路基压实质量;全局趋势;空间自相关性;空间变异性;
作者简介：张孟强（1976—），男，高级工程师，研究方向为道路工程。;
基金：河北省交通运输厅科技项目（JX-202009）;
0 引言在高速公路施工过程中，路基压实质量已成为保证路面整体结构强度的重要因素。对压实质量与压实度均匀性的评价与控制是防止路基发生不均匀沉降的重要手段。但由于施工工艺和路基填料等在空间分布上存在较大变异性，对其压实均匀性的评价一直是路基压实质量检验与控制的技术难题[1]。在应用传统统计学方法对现场检测数据进行分析时，虽然能分析其分布状态、离散趋势和集中趋势，但没有考虑检测数据的空间相关性和空间变异性，无法从空间分布的角度对检测指标数据的均匀程度进行分析。因此，基于区域化变量理论和半变异函数模型对检测数据的空间分布状态进行分析。
当变量随所处空间位置的不同表现出不同的特征，呈现一定的空间分布时，这些变量称为区域化变量。对于高速公路路基的现场检测数据，对于每个检测点位x以沿路基纵向间距为xu，沿路基横向间距为xv，所测得的杨氏模量为xu，则有Z(xu,xv)=Z(x)，称为区域化变量。由于路基压实单点检测数据在不同位置呈现出不同的分布状态，离散状态和集中趋势也不同，与区域化变量存在空间局限性、不同程度的连续性、和各向异性等相同的性质[2]。因此，仅用经典概率统计方法对其研究是不够的，本文基于区域化变量理论分析路基压实检测数据的全局趋势、空间相关及变异性，为路基压实质量以及路基压实均匀性分析提供了理论基础[3]。
1 压实质量检测指标选取京雄高速公路SG1标段的K11 800—K11 830路基作为试验段，利用土壤模量刚度仪GeoGauge对试验段进行检测，以动刚度和杨氏模量作为路基压实现场检测指标。利用地质统计学方法探索单点检测指标的空间分布规律及变异性，进而获得京雄高速公路试验段不同路基结构形式对路基压实质量及路基压实均匀性的影响。
京雄高速公路路基宽度42m，按双向八车道高速公路建成。其检测点位及检测频率如下：沿路基横断面每压实层每隔2m作为一个检测点位，检测20个点；对于一般路基段，沿路基纵向20m每隔2m作为一个检测点，检测10个点。测点总数为200个。对于路桥过渡段，沿路基纵向10m，每隔1m作为一个检测点位，检测10个点。测点总数为200个。
2 检测指标空间分布特征分析2.1 检测指标分布状态分析图1为试验段路基面的检测指标的分布图。由图1可以直观地观察检测指标的分布规律，检测指标在不同路基段的横断面和纵断面上存在不同程度的波动。
图1 不同路基段动刚度分布图 下载原图
图2为检测指标频率分析结果。其GUSS拟合系数均大于0.8，表明检测指标数据服从正态分布，符合地统计学分析和半变异函数建模的前提条件。
图2 不同路基段动刚度频率分布图 下载原图
2.2 检测指标全局趋势分析本文使用趋势分析图分析数据中是否存在趋势并将检测指标数据的分布趋势可视化展示。趋势分析图中的每一根竖线代表了一个检测点的位置和指标值。以沿路基纵向为X轴方向，沿路基横断面方向为Y轴方向，对检测指标进行趋势分析，这些点被分别投影到XZ和YZ轴的正交平面上。在正交平面上将投影点进行拟合，绘制出最佳拟合曲线，进而判定其在特定方向是否存在趋势。
图3为不同路基段动刚度的趋势分析结果。由图中可以看出检测指标在路基横断面两侧和路基纵断面两侧的趋势相比于中间部位变化较大，说明数值由路基中心向路基边界处的趋势逐渐增大。一般路基段路床顶部的检测指标变化趋势相比于台背较为平缓，其主要原因是不同结构形式的路基填料不同，需要的压实功也不同，导致其压实质量存在差异。
