多道瞬態(tài)面波法在爆破擠淤地基處理效果檢測中的應(yīng)用

劉艷軍

摘 要：本文闡述了多道瞬態(tài)面波法的檢測原理。通過工程實(shí)例介紹了多道瞬態(tài)面波法在爆破擠淤地基處理效果檢測中的應(yīng)用。通過與鉆孔探摸結(jié)果的對比證實(shí)：多道瞬態(tài)面波法檢測爆破擠淤地基處理效果精度較高，結(jié)果直觀，且輕便、快速，可在地基處理效果檢測中廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：多道瞬態(tài)面波發(fā) 爆破擠淤 地基處理 軟土 檢測

中圖分類號：U44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0072-02

隨著國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，填海造地、圍堰、防波堤、碼頭等工程全面開展，面臨的軟土地基越來越多。而軟土不僅直接影響工程的造價，同時直接影響工程的安危，即它關(guān)系到整個工程的質(zhì)量、投資和進(jìn)度，其重要性已愈來愈多地被人們所認(rèn)識[1]。因此，為提高軟土地基的強(qiáng)度，降低軟弱土的壓縮性，減少基礎(chǔ)的沉降和不均勻沉降[2]，對軟土進(jìn)行地基處理是必然趨勢。目前海域常用的軟土處理方法有拋石擠淤法、振沖置換法、塑料排水板法、爆破擠淤法、水下深層水泥攪拌法。然而采用何種方法對地基處理效果進(jìn)行檢驗(yàn)，將直接影響后續(xù)工程的開展，本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹多道瞬態(tài)面波法技術(shù)在爆破擠淤地基處理中的檢測效果。

1 面波檢測法原理

多道瞬態(tài)面波法作為一種輕便、快速的檢測方法，可在巖土工程施工過程中進(jìn)行地基檢測并及時提供數(shù)據(jù)資料[3]，利用人工振源在諸如地面的自由表面激發(fā)，產(chǎn)生具一定頻帶的豐富頻率成分的沿自由表面并在一定深度內(nèi)傳播的瑞雷面波。通過振幅譜、相位譜分析，把記錄中不同頻

率的面波分離開來，從而得到一條速度頻率曲線或速度波長曲線。解譯方法是根據(jù)一次導(dǎo)數(shù)法推斷深度，采用相應(yīng)地層速度計算方法結(jié)合層厚度進(jìn)行綜合解釋，現(xiàn)場簡便的工作方式[4]，結(jié)果資料直觀明了且精度較高。

瑞雷面波是由P型和SV型非均勻平面波組成。點(diǎn)狀震源產(chǎn)生的球面波在地表自由面上傳播時，就可能發(fā)生瑞雷面波，其振幅隨深度增大而迅速減小。均勻各向同性半空間中形成的瑞雷波不具有頻散特性，其速度與頻率無關(guān)。在彈性分層的半空間中，瑞雷面波表現(xiàn)出頻散特征，包含了各個分層界面彈性差異的影響。其中除了地表自由面的瑞雷波外，還有各個分層的界面波的作用，以及低速層中的導(dǎo)波和高速覆蓋層中的漏能式導(dǎo)波的影響。由此，我們從地表采集的地震面波數(shù)據(jù)，是多個界面波、導(dǎo)波及其相互作用的合成，對于同一頻率的波形數(shù)據(jù)，可能存在幾個不同相速度的組分，從面波總體的頻散數(shù)據(jù)譜，也可以區(qū)分出基階和高階的不同面波組分歸屬。利用面波的頻散特性了解地下巖土介質(zhì)性質(zhì)，進(jìn)而解決地質(zhì)問題。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某防波堤堤頂設(shè)計為現(xiàn)澆反“L”型混凝土擋浪墻，擋浪墻底寬為6.0 m，頂寬1.0 m，底高程為4.0 m，頂高程9.3 m。堤心回填1～500 kg塊石，外側(cè)安放一層6t扭王字塊護(hù)面。防波堤采用爆破擠淤的處理方法進(jìn)行地基處理，處理軟弱土層為①1淤泥、①2-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、①2-2粉質(zhì)粘土，持力層為粉土、粉砂、粘土及粉質(zhì)粘土層。檢測場地原始海底高程-19.40～-16.10 m，爆破擠淤處深度要求達(dá)到軟弱土層底面高程-29.70～-24.80 m以下，處理深度5.30～13.20 m。軟弱土層及爆破擠淤處理深度詳見圖1。

2.2 多道瞬態(tài)面波法檢測設(shè)計

本次多道瞬態(tài)面波法檢測范圍為某防波堤K0+919.00～K5+712.00段。在堤頂中心布置縱向剖面線一條，每隔25 m布置一個面波檢測點(diǎn)，計193個點(diǎn)；垂直縱向剖面線每隔50 m布置一個橫剖面，每個橫剖面布置3個面波檢測點(diǎn)，檢測點(diǎn)間距10 m，計291個點(diǎn)（其中間點(diǎn)與縱向剖面點(diǎn)重合）。縱、橫剖面面波檢測點(diǎn)合計484個。

本次多道瞬態(tài)面波檢測法檢測儀器使用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所研制生產(chǎn)的WZG-24工程地震儀，道間距選擇4 m，排列長度44 m，偏移距4 m，記錄長度2048采樣點(diǎn)，采樣間隔0.2 ms，激發(fā)方式為落重法，錘重20～63.5 kg，檢波器為4 Hz低頻檢波器?，F(xiàn)場環(huán)境噪音主要有2種，第一種是施工排土車輛往來穿梭，震動較大，檢測時已經(jīng)避開有車輛通過時采集數(shù)據(jù)；第二種是現(xiàn)場風(fēng)力較大，檢測時采用深埋檢波器或用沙袋壓埋檢波器的方法減少風(fēng)對數(shù)據(jù)采集的影響。

檢測執(zhí)行規(guī)范中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)規(guī)程》JGJ/T143-2004。

2.3 資料整理及成果解釋

資料處理工作首先將外業(yè)原始資料回放到計算機(jī)，進(jìn)行逐點(diǎn)檢查，對測點(diǎn)明顯畸變的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理；經(jīng)校正后，數(shù)據(jù)采用核工業(yè)部北京地質(zhì)研究院編寫的swsBT12面波處理系統(tǒng)軟件進(jìn)行解譯。面波數(shù)據(jù)處理工作主要分四個步驟進(jìn)行，這四個步驟分別在不同的處理頁面上逐步進(jìn)行，每個處理頁面都具備窗口顯示和多頁的操作控制。按處理順序排列，四個步驟為：X-T時距域、F-K頻率波速域、X-F距離-頻率域、Z-V深度速度域，最后利用深度速度數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，采用Surfer8軟件生成深度速度斷面，生成縱剖面圖見圖2。

從反演圖中看出，上部素填土層檢測波速240～500 m/s，平均316.6 m/s，檢測波速值較高，地基土從上至下連續(xù)性較好，強(qiáng)度較高，未發(fā)現(xiàn)有軟弱夾層；下部原狀土檢測波速160～240 m/s，平均213.6 m/s，檢測波速明顯低于上部素填土層。由多道瞬態(tài)面波法確定的填土底面高程-32.22～-22.65 m。

多道瞬態(tài)面波法解譯確定的填土底面高程（即原狀土頂面高程）與防波堤地層剖面圖進(jìn)行對比分析，其結(jié)果顯示采用爆破擠淤處理的地基標(biāo)高均在與設(shè)計要求到達(dá)的持力層頂面高程之下，誤差±0.5 m，滿足設(shè)計要求。

為驗(yàn)證多道瞬態(tài)面波檢測的精確性，在全部檢測范圍內(nèi)布置驗(yàn)證鉆孔20個，鉆孔深度要求進(jìn)入下臥原狀土層不少于2.0 m。通過多道瞬態(tài)面波檢測解譯地層與鉆探揭示地層資料進(jìn)行對比，檢驗(yàn)爆破擠淤地基處理效果并對多道瞬態(tài)面波檢測效果進(jìn)行驗(yàn)證，多道瞬態(tài)面波檢測解譯地層與鉆探揭示地層結(jié)果對比詳見表1。

從表1可以看出，采用多道瞬態(tài)面波法確定的填土底面高程與鉆孔揭示的填土底面高程相差-0.61～0.64 m，平均值為0.21 m。

3 結(jié)論

（1）爆破擠淤處理軟土地基是可行的，在本工程中最大處理深度達(dá)13.2 m，且經(jīng)過多道瞬態(tài)面波法檢測，其處理效果良好。

（2）多道瞬態(tài)面波法確定的填土底面高程與設(shè)計處理高程誤差在±0.5 m之間。

（3）通過多道瞬態(tài)面波法與鉆孔探摸確定的填土底面高程相差-0.61～0.64 m，平均值為0.21 m，多道瞬態(tài)面波法在爆破擠淤地基處理檢測中效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 張琪，董志強(qiáng).淺談軟土地基的處理方法[J].中國科技博覽，2011（29）.

[2] 劉前林.簡述路橋工程中幾種軟土地基的處理方法[J].廣東科技，2011（8）.

[3] 田玉民，史殿勝，孫建宏.綜合物探方法在軟土地基處理檢測中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報，2009（6）.

[4] 李學(xué)軍.瞬態(tài)面波法在工程勘察中的應(yīng)用及效果[C].1999年中國地球物理學(xué)會年刊—中國地球物理學(xué)會第十五屆年會論文集，1999.

[5] JGJ/T143-2004.多道瞬態(tài)面波法勘察擊數(shù)規(guī)程[S].