探究瑞雷波法應(yīng)用于高速公路路基工程質(zhì)量無損檢測(cè)試驗(yàn)

上官位，李 春

(江西公路開發(fā)總公司)

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探究瑞雷波法應(yīng)用于高速公路路基工程質(zhì)量無損檢測(cè)試驗(yàn)

上官位，李 春

(江西公路開發(fā)總公司)

依據(jù)瑞雷波法的基本原理和技術(shù)方法，對(duì)高速公路路基工程質(zhì)量無損檢測(cè)試驗(yàn)中瑞雷波法的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析。進(jìn)一步驗(yàn)證了瑞雷波法檢測(cè)復(fù)合地基承載力、路基壓實(shí)度等指標(biāo)的良好效果，并為路基工程質(zhì)量無損檢測(cè)提供了重要依據(jù)。

瑞雷波法；高速公路；路基；工程質(zhì)量；無損檢測(cè)

1 瑞雷波法理論

1.1 基本原理

VR=Vs(0.87+1.12μ)/(1+μ)

式中：μ指泊松比，Vs指橫波波速。

上述關(guān)系式在巖土物力力學(xué)參數(shù)的測(cè)定中起著重要作用，由于公路路基的材料主要包括碎石土、粘土和混合土，μ=0.2-0.45，因此瑞雷波和橫波波速比值為0.9～1.0。根據(jù)這一結(jié)論，對(duì)不同深度的瑞雷波波速進(jìn)行測(cè)定，即可得知對(duì)應(yīng)層位的力學(xué)指標(biāo)。

1.2 瑞雷波法的技術(shù)

瑞雷波法是對(duì)瑞雷波的傳播速度進(jìn)行測(cè)量，推測(cè)巖土介質(zhì)性質(zhì)的一種方法。沿著波的傳播方式，以道距ΔX數(shù)值對(duì)N+1個(gè)檢波器進(jìn)行設(shè)置，能夠獲取對(duì)NΔX范圍內(nèi)瑞雷波傳播特征的測(cè)定參數(shù)。采用傅氏變換轉(zhuǎn)變時(shí)域?yàn)轭l域記錄，頻率為fi的頻率分量用互譜法對(duì)相鄰檢波器測(cè)定的相移進(jìn)行計(jì)算，在相鄰道ΔX范圍內(nèi)，瑞雷波傳播速度υR的計(jì)算方式如下

VRi=2πfiΔX/ΔΦ

基于空間采樣定理，對(duì)NΔX范圍內(nèi)的平均波速進(jìn)行測(cè)量，其計(jì)算公式如下

VRi=2πfiNΔX/∑ΔΦij

同一測(cè)點(diǎn)內(nèi)，對(duì)頻率fi相應(yīng)的VRi數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，可求出一條頻散曲線。代入公式λR=VRf，可以將頻散曲線VR-fi轉(zhuǎn)變?yōu)閂R-λR，轉(zhuǎn)換后的頻散曲線能夠反映在深度上該點(diǎn)介質(zhì)的變化規(guī)律；沿測(cè)線不同點(diǎn)的頻散曲線則可反映沿測(cè)線方向上介質(zhì)的變化規(guī)律。

采用瑞雷波進(jìn)行野外記錄，主要運(yùn)用的是FKSWSA處理軟件?；诟鳒y(cè)點(diǎn)記錄波形數(shù)據(jù)，對(duì)瑞雷波頻散曲線進(jìn)行正演計(jì)算，曲線擬合實(shí)測(cè)頻散曲線即可獲得各測(cè)點(diǎn)的瑞雷波圖(速度-深度曲線)。對(duì)瑞雷波速度與動(dòng)力觸探和靜載結(jié)果進(jìn)行分析，獲取路基承載力經(jīng)驗(yàn)公式如下

fk=8(VR-86)/3.22-20(kPa)

式中代入VR值可以計(jì)算出路基承載力值，同時(shí)對(duì)承載力值剖面圖進(jìn)行繪制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)路基強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。

2 檢測(cè)步驟和方法

(1)用電線連接鐵錘、檢波器、和數(shù)字地震儀，依據(jù)有關(guān)要求對(duì)測(cè)試帶進(jìn)行選擇；(2)按照設(shè)計(jì)間距，在測(cè)試帶上進(jìn)行檢波器的布設(shè)；(3)完成檢波器的布置后，對(duì)測(cè)試地帶進(jìn)行封閉，禁止行人走動(dòng)、車輛駛過，然后利用鐵錘對(duì)平放在路基表面上的小鐵板進(jìn)行錘擊，發(fā)出表面波，使用數(shù)字地震儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收；(4)利用專業(yè)軟件對(duì)地震儀接收的信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)路基土體內(nèi)部不同深度的壓實(shí)度的直觀輸出。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 壓實(shí)度檢測(cè)

某高速公路路基填至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，使用沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行碾壓補(bǔ)強(qiáng)，利用相鄰道瑞雷波法對(duì)碾壓前后的路基壓實(shí)度進(jìn)行無損檢測(cè)，其碾壓前后的剖面。補(bǔ)強(qiáng)之前，路基壓實(shí)度90%等值線的起伏大而頻繁，最突出的是樁號(hào)K74110～K74310部位，該段不均勻問題比較突出；補(bǔ)強(qiáng)后的90%等值線起伏小而平緩，其均勻性和壓實(shí)度明顯提升，最明顯的是樁號(hào)K74110～K74310部位。補(bǔ)強(qiáng)影響深度為5 m，采用鉆孔取芯法對(duì)其結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，與瑞雷波檢測(cè)結(jié)果一致。該段路基填土高度為4 m，可見瑞雷波方有利于路基壓實(shí)度檢測(cè)的同時(shí)，還能夠?qū)β坊鶋簩?shí)度變化狀況進(jìn)行反映，有效避免了路基不均勻沉降問題的發(fā)生。

3.2 地基承載力檢測(cè)

某高速公路軟基路段以強(qiáng)夯碎石法進(jìn)行了處理，為有效檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果，采用地震映像對(duì)強(qiáng)夯影響結(jié)果進(jìn)行了檢測(cè)。碎石樁底板和異常體反射同相軸能量均勻、連續(xù)性良好。碎石樁底板最小1.38 m、最大3.5 m、平均埋深2.62 m。碎石樁底板最小1.54 m、最大3.11 m、平均埋深2.29 m。采用瑞雷波法和靜載試驗(yàn)對(duì)比法檢測(cè)處理后承載力的具體狀況，檢測(cè)結(jié)果所示。對(duì)應(yīng)地震映像和復(fù)合承載力剖面圖，可知地震映像與瑞雷波檢測(cè)結(jié)果一致。對(duì)0～6 m的復(fù)合地基容許承壓進(jìn)行計(jì)算，最小為190.2 kPa、最大為240.5 kPa、平均為202.4 kPa；靜載試驗(yàn)值為208 kPa，兩者相符程度良好。對(duì)0～6 m的復(fù)合地基容許承壓進(jìn)行計(jì)算最小為188.2 kPa、最大為238.3 kPa、平均為201.1 kPa；靜載試驗(yàn)值為205 kPa。其中兩處復(fù)合承載力平均小于192.5 kPa，推測(cè)為軟塑體，該范圍、形態(tài)、埋深對(duì)應(yīng)的映像中的兩處異常局部情況相同。由此可知，瑞雷波對(duì)復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測(cè)，可以獲取承載力特征值，并能夠?qū)植砍休d力變化狀況進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)效果優(yōu)于靜載試驗(yàn)。

分析工程實(shí)例，可知瑞雷波法在高速公路路基工程質(zhì)量無損檢測(cè)試驗(yàn)中具有良好的適用性能。通過對(duì)瑞雷波法縱向、橫向分辨率和檢測(cè)深度、精度的優(yōu)化，能夠真實(shí)反映小范圍內(nèi)局部突變異常情況。瑞雷波法可以對(duì)復(fù)合地基承載力，路基壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，是高速公路路基工程質(zhì)量無損檢測(cè)中最合理的一種檢測(cè)方法。

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2015-03-25

U416.1

C

1008-3383(2015)12-0059-01