鐘茜

1　引言

路基作為公路的重要組成部分，因?yàn)槠鋵儆陔[蔽工程，所以存在著一定的探測(cè)難度。傳統(tǒng)的路基探測(cè)方法存在著測(cè)試深度較淺、測(cè)試點(diǎn)分布有限以及會(huì)對(duì)路基造成損壞等缺點(diǎn)，因此無法滿足當(dāng)下對(duì)公路路基性能的檢測(cè)要求。瑞雷波法在應(yīng)用于公路路基檢測(cè)之前，主要用于地質(zhì)勘測(cè)領(lǐng)域，也正是因?yàn)槿鹄撞ǚㄋ哂械母咝?、無損以及檢測(cè)深度深等優(yōu)點(diǎn)，近年來廣泛的應(yīng)用在公路路基的檢測(cè)中。下文將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)分析。

2　瑞雷波法基本原理分析

瑞雷波法探測(cè)技術(shù)是一種具有較大實(shí)用價(jià)值的工程物探新技術(shù)，其主要優(yōu)點(diǎn)在于其具有較快的速度與較高的效率，該探測(cè)技術(shù)主要通過錘擊以及爆炸的方式產(chǎn)生瞬時(shí)沖擊力，對(duì)地面施加一定的豎向激振力，即可在地下介質(zhì)中形成三種波長(zhǎng)，分別是面波、橫波以及縱波。其中面波主要包含瑞雷波與拉夫波，并且相比而言瑞雷波具有頻率較低、振幅較大以及能量強(qiáng)等特點(diǎn)，所以能夠較為輕易的對(duì)瑞雷波進(jìn)行識(shí)別與測(cè)量。在地表面周邊一定深度之內(nèi)，不同的瑞雷波相互疊加，以脈沖的形式向前傳播，其能量以一定的比例衰減，并且其衰減的速度要低于體波，不同頻率的瑞雷波在非均勻彈性介質(zhì)中傳播的速度并不相同，這與瑞雷波的波長(zhǎng)以及探測(cè)深度都有一定的關(guān)系。因此，在特定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，借助于數(shù)字地震儀可以對(duì)不同頻率的瑞雷波的面波信號(hào)進(jìn)行捕獲，就可以分析出在不同地層深度內(nèi)瑞雷波的速度變化情況，也就能夠通過相應(yīng)的計(jì)算得到不同對(duì)應(yīng)層的力學(xué)指標(biāo)。

瑞雷波法主要是通過對(duì)瑞雷波傳播速度情況進(jìn)行測(cè)量，從而可以得出巖土介質(zhì)性質(zhì)的一種探測(cè)技術(shù)。其中檢波器要沿著波的傳播方式進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，確保能夠有效的捕獲到檢測(cè)范圍內(nèi)的瑞雷波傳播特征的測(cè)定參數(shù)，并通過頻譜以及相位譜分析等方式將不同頻率的瑞雷波進(jìn)行分離，這樣就可以得到VR-f（或VR-λR）曲線，該曲線的變化規(guī)律是以測(cè)試點(diǎn)下方的地質(zhì)條件相互關(guān)聯(lián)的，所以該曲線能夠反映出測(cè)試點(diǎn)下方的地質(zhì)變化規(guī)律，將該曲線進(jìn)行反演計(jì)算，就可以得出測(cè)試點(diǎn)地下同等深度的瑞雷波傳播速度，并且瑞雷波的傳播速度是與介質(zhì)的物理特性相關(guān)聯(lián)的，因此以瑞雷波的傳播速度變化情況作為依據(jù)，就可以得到土體介質(zhì)的密度及一系類土力學(xué)參數(shù)，即測(cè)試點(diǎn)下方的地基工程地質(zhì)情況。圖1為瑞雷波檢測(cè)原理示意圖。

3　瑞雷波法主要設(shè)備及流程分析

使用瑞雷波法所需要的設(shè)備主要有數(shù)字地震儀、激發(fā)鐵錘以及低頻檢波器等。使用瑞雷波法的主要步驟有：①將數(shù)字地震儀、激發(fā)鐵錘以及低頻檢波器用電線連接，并要根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行測(cè)試帶的選擇；②在所選擇的測(cè)試帶上布設(shè)檢波器，需要注意的是檢波器之間的間距要根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行布設(shè)；③在布設(shè)完檢波器之后，就需要對(duì)測(cè)試帶進(jìn)行封閉處理，封閉期間禁止人與車輛通過；④通過鐵錘對(duì)公路表面所防止的鐵板進(jìn)行錘擊，產(chǎn)生面波信號(hào)，并由數(shù)字地震儀對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行捕獲接收；⑤通過配套的專業(yè)軟件對(duì)數(shù)字地震儀所捕獲接收到的信號(hào)進(jìn)行分析處理，從而達(dá)到對(duì)公路路基土體內(nèi)部不同深度的壓實(shí)度進(jìn)行無損檢測(cè)的目的。

4　瑞雷波法在路基無損檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用分析

4.1　瑞雷波法在路基壓實(shí)度檢測(cè)中的應(yīng)用分析

圖1　瑞雷波檢測(cè)原理示意圖

以某高速公路工程為例，該高速公路工程路基填土高度為4m，在路基填至所設(shè)計(jì)的4m高度后，進(jìn)行了碾壓補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)，所使用的設(shè)備為沖擊式壓路機(jī)，并選用了瑞雷波法對(duì)碾壓前以及碾壓后的路基壓實(shí)度進(jìn)行了檢測(cè)。通過實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，碾壓補(bǔ)強(qiáng)之前的路基壓實(shí)度90%等值線的并不穩(wěn)定，有著較大的起伏，并且起伏的頻率較高，尤其是在樁號(hào)K74120～K74310之間，該區(qū)段的不均勻問題較為突出。在進(jìn)行碾壓補(bǔ)強(qiáng)之后，通過瑞雷波法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)路基壓實(shí)度90%等值線的起伏程度與起伏頻率都趨于平緩，可以明顯的看出該路基的均勻性與壓實(shí)度都有較大的提升，尤其是樁號(hào)K74120～K74310之間的變化最為明顯。為驗(yàn)證瑞雷波法檢測(cè)結(jié)果，還選用了鉆孔取芯法進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果與瑞雷波法所檢測(cè)的結(jié)果相一致。因此，使用瑞雷波法不僅能夠?qū)饭こ痰鼗鶋簩?shí)度進(jìn)行科學(xué)有效的檢測(cè)，還能夠準(zhǔn)確的反映出路基壓實(shí)度的變化情況，這也為路基不均而導(dǎo)致的沉降問題找到了有效的解決方法。

4.2　瑞雷波法在路基承載力檢測(cè)中的應(yīng)用分析

以某高速公路工程為例，該高速公路在進(jìn)行軟基路段施工時(shí)，選用了強(qiáng)夯碎石法進(jìn)行了相應(yīng)的處理，并且為確保強(qiáng)夯的效果，對(duì)強(qiáng)夯所影響區(qū)域進(jìn)行了地震映象法檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)碎石樁底板與異常體反射同相軸能量較為均勻，并且有較好的連續(xù)性。之后選擇使用瑞雷波法以及靜載試驗(yàn)兩種方法對(duì)檢測(cè)處理之后的承載力狀況進(jìn)行了對(duì)比分析，第一組碎石樁底板平均埋深為2.62m、最小1.38m、最大3.5m；第二組碎石樁底板平均埋深為2.29m、最小1.54m、最大3.11m。對(duì)第一組復(fù)合地基承載力進(jìn)行計(jì)算，使用瑞雷波法測(cè)得平均值為202.4kPa、最大值為240.5kPa、最小值為190.2kPa，而靜載試驗(yàn)值為208kPa，兩者之間相符程度較為良好。對(duì)第二組復(fù)合地基承載力進(jìn)行計(jì)算，使用瑞雷波法測(cè)得平均值為201.1kPa、最大值為238.3kPa、最小值為188.2kPa，而靜載試驗(yàn)值則為205kPa。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)兩組數(shù)值中有兩處復(fù)合承載力是小于192.5kPa的，所以經(jīng)過推測(cè)該處為軟塑體，并且其范圍及形態(tài)與地震映象法所檢測(cè)中的兩處異常局部情況符合，因此，在路基承載力檢測(cè)中使用瑞雷波法，能夠高效的獲取路基承載力特征值，并且也能夠?qū)β坊木植砍休d力進(jìn)行有效的檢測(cè)，就檢測(cè)的效果而言，要高于靜載試驗(yàn)法。

5　結(jié)語

綜上所述，本文對(duì)瑞雷波基本原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，并提出了使用瑞雷波法的主要設(shè)備及流程，最后著重分析了瑞雷波法在路基無損檢測(cè)中的應(yīng)用，進(jìn)一步證明了將瑞雷波法應(yīng)用在公路路基的檢測(cè)中，可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)公路路基性能的無損檢測(cè)，是當(dāng)下公路路基工程質(zhì)量無損檢測(cè)中最為高效與科學(xué)的一種檢測(cè)方法。但是本文所選取的工程實(shí)例都為南方濕熱地區(qū)的路基檢測(cè)，所以為適應(yīng)我國(guó)不同地區(qū)不同的地質(zhì)條件，要繼續(xù)加大瑞雷波法在不同地質(zhì)環(huán)境公路路基性能檢測(cè)中的應(yīng)用研究，提高我國(guó)的路基無損檢測(cè)水平。

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