瑞雷波法在路基無損檢測中的應用

鐘茜

1　引言

路基作為公路的重要組成部分，因為其屬于隱蔽工程，所以存在著一定的探測難度。傳統(tǒng)的路基探測方法存在著測試深度較淺、測試點分布有限以及會對路基造成損壞等缺點，因此無法滿足當下對公路路基性能的檢測要求。瑞雷波法在應用于公路路基檢測之前，主要用于地質勘測領域，也正是因為瑞雷波法所具有的高效、無損以及檢測深度深等優(yōu)點，近年來廣泛的應用在公路路基的檢測中。下文將對此進行詳細分析。

2　瑞雷波法基本原理分析

瑞雷波法探測技術是一種具有較大實用價值的工程物探新技術，其主要優(yōu)點在于其具有較快的速度與較高的效率，該探測技術主要通過錘擊以及爆炸的方式產生瞬時沖擊力，對地面施加一定的豎向激振力，即可在地下介質中形成三種波長，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等特點，所以能夠較為輕易的對瑞雷波進行識別與測量。在地表面周邊一定深度之內，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中傳播的速度并不相同，這與瑞雷波的波長以及探測深度都有一定的關系。因此，在特定的波長范圍內，借助于數字地震儀可以對不同頻率的瑞雷波的面波信號進行捕獲，就可以分析出在不同地層深度內瑞雷波的速度變化情況，也就能夠通過相應的計算得到不同對應層的力學指標。

瑞雷波法主要是通過對瑞雷波傳播速度情況進行測量，從而可以得出巖土介質性質的一種探測技術。其中檢波器要沿著波的傳播方式進行相應的設置，確保能夠有效的捕獲到檢測范圍內的瑞雷波傳播特征的測定參數，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)律是以測試點下方的地質條件相互關聯的，所以該曲線能夠反映出測試點下方的地質變化規(guī)律，將該曲線進行反演計算，就可以得出測試點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的物理特性相關聯的，因此以瑞雷波的傳播速度變化情況作為依據，就可以得到土體介質的密度及一系類土力學參數，即測試點下方的地基工程地質情況。圖1為瑞雷波檢測原理示意圖。

3　瑞雷波法主要設備及流程分析

使用瑞雷波法所需要的設備主要有數字地震儀、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，并要根據相關要求進行測試帶的選擇；②在所選擇的測試帶上布設檢波器，需要注意的是檢波器之間的間距要根據設計指標進行布設；③在布設完檢波器之后，就需要對測試帶進行封閉處理，封閉期間禁止人與車輛通過；④通過鐵錘對公路表面所防止的鐵板進行錘擊，產生面波信號，并由數字地震儀對這些信號進行捕獲接收；⑤通過配套的專業(yè)軟件對數字地震儀所捕獲接收到的信號進行分析處理，從而達到對公路路基土體內部不同深度的壓實度進行無損檢測的目的。

4　瑞雷波法在路基無損檢測中的實際應用分析

4.1　瑞雷波法在路基壓實度檢測中的應用分析

圖1　瑞雷波檢測原理示意圖

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，在路基填至所設計的4m高度后，進行了碾壓補強作業(yè)，所使用的設備為沖擊式壓路機，并選用了瑞雷波法對碾壓前以及碾壓后的路基壓實度進行了檢測。通過實際檢測發(fā)現，碾壓補強之前的路基壓實度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K74120～K74310之間，該區(qū)段的不均勻問題較為突出。在進行碾壓補強之后，通過瑞雷波法檢測發(fā)現路基壓實度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度都有較大的提升，尤其是樁號K74120～K74310之間的變化最為明顯。為驗證瑞雷波法檢測結果，還選用了鉆孔取芯法進行驗證，結果與瑞雷波法所檢測的結果相一致。因此，使用瑞雷波法不僅能夠對公路工程地基壓實度進行科學有效的檢測，還能夠準確的反映出路基壓實度的變化情況，這也為路基不均而導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中的應用分析

以某高速公路工程為例，該高速公路在進行軟基路段施工時，選用了強夯碎石法進行了相應的處理，并且為確保強夯的效果，對強夯所影響區(qū)域進行了地震映象法檢測，發(fā)現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兩種方法對檢測處理之后的承載力狀況進行了對比分析，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。對第一組復合地基承載力進行計算，使用瑞雷波法測得平均值為202.4kPa、最大值為240.5kPa、最小值為190.2kPa，而靜載試驗值為208kPa，兩者之間相符程度較為良好。對第二組復合地基承載力進行計算，使用瑞雷波法測得平均值為201.1kPa、最大值為238.3kPa、最小值為188.2kPa，而靜載試驗值則為205kPa。通過計算發(fā)現兩組數值中有兩處復合承載力是小于192.5kPa的，所以經過推測該處為軟塑體，并且其范圍及形態(tài)與地震映象法所檢測中的兩處異常局部情況符合，因此，在路基承載力檢測中使用瑞雷波法，能夠高效的獲取路基承載力特征值，并且也能夠對路基的局部承載力進行有效的檢測，就檢測的效果而言，要高于靜載試驗法。

5　結語

綜上所述，本文對瑞雷波基本原理進行了簡要的分析，并提出了使用瑞雷波法的主要設備及流程，最后著重分析了瑞雷波法在路基無損檢測中的應用，進一步證明了將瑞雷波法應用在公路路基的檢測中，可以有效的實現對公路路基性能的無損檢測，是當下公路路基工程質量無損檢測中最為高效與科學的一種檢測方法。但是本文所選取的工程實例都為南方濕熱地區(qū)的路基檢測，所以為適應我國不同地區(qū)不同的地質條件，要繼續(xù)加大瑞雷波法在不同地質環(huán)境公路路基性能檢測中的應用研究，提高我國的路基無損檢測水平。

[1]劉曉敏.瑞雷波法在路基填筑質量檢測中的應用研究[J].中國水運月刊，2016，16，8（12）：169～170.

[2]曹靖.瑞雷波法在路基壓實度檢測中的應用[J].交通建設與管理月刊，2015，9（4）：127～128.

[3]劉明華.瑞雷波法在路基填筑壓實質量檢測中的應用研究[J].低碳世界，2015，7（24）：240～241.

[4]王祖鑫.瞬態(tài)瑞雷波在路基壓實度檢測中的應用與分析[J].福建交通科技，2013，12（5）：18～20.

[5]崔中成.多道瞬態(tài)瑞雷波法在公路路基填筑質量檢測中的應用[J].黑龍江科技信息，2014，9（19）：197～198.