公路工程瞬態錘擊檢測技術應用分析

丁蘋蘋

(錫林浩特養路工區)

隨著我國社會經濟技術的不斷發展，人們生活水平不斷提高，人們之間的交流也變得越來越頻繁，這在很大程度上加快了我國現代化建設的步伐，促使我國公路產業加快建設進程，從而為公路產業的發展提供了更大的發展空間。而且，隨著我國市場經濟體制的不斷成熟，在一定程度上為我國公路產業的發展帶來了很大的機遇，但是這遠遠滿足不了我國國人對公路在剛性方面的需求量，從而造成我國公路工程帶來了巨大的運輸壓力。

1 瞬態錘擊檢測技術的應用在公路工程施工中的意義

公路工程是一個非常龐大的運輸系統，各個環節之間是非常緊密的聯系在一起，相互之間密不可分，一個環節出現了問題，就會直接影響著其他環節，從而致使整個公路系統出現問題，導致公路不能正常運行。就目前我國公路工程的現狀來看，一旦公路運輸系統出現問題，將會直接影響我國國人的正常出行，嚴重的甚至直接影響著各個行業的正常發展，尤其是科學技術不斷發展的今天，不同城市之間的經濟交流和競爭對公路的需求是越來越大，并且越來越多的企業為了在最大程度上提高自己企業的經濟利益去選擇跨區域競爭，從而為我國公路運輸面廣、影響力大奠定了良好的基礎。就我國目前的公路運輸來說，其運輸能力在很大程度上受到公路工程成效的影響，這也是一個非常關鍵的影響因素，因此，要想使公路工程的整體運行得到根本性的保證，就必須確保公路運輸的要求能夠在保證公路工程質量的前提下得到滿足。所以，在進行公路工程施工過程中，必須確保公路工程的各個環節都能協調起來，并且使每個環節的工程質量都能跟上科技發展的需求。

就目前對公路工程所有的影響因素中，影響其實現高效化、現代化的一個非常重要的影響因素就是對公路工程的瞬態錘擊檢測技術的應用，并且其主要作用還體現在對公路工程質量的監控中，這也是一個非常重要影響作用。所以，為了能夠在最大程度上確保瞬態錘擊檢測技術的應用得到落實，就必須加強對公路工程工作人員在這方面技術的培訓，使他們能夠充分認識到瞬態錘擊檢測技術的應用中各個要點，以及怎樣在化瞬態錘擊檢測技術的實際應用中標準化、實際化和規范化的使用，從而能夠在最大程度上避免因不正確使用瞬態錘擊檢測技術的應用而出現的不能有效控制公路工程質量現象的出現。

2 公路工程瞬態錘擊檢測技術應用分析

2.1 瞬態錘擊檢測原理

路基表面彈性分布的不同，受到瞬態豎向沖擊時產生的波也是不相同的，因此，以表面均勻的彈性路基在受到瞬態豎向沖擊時為例說明，其在受到瞬態豎向沖擊時，介質中會有縱波、橫波和瑞雷波(R 波)這三種波進行傳播，并且這三種波在受到瞬態豎向沖擊時所產生的波能所占的比例也是不同的，成一次增大的趨勢即，縱波占7%，橫波占26%，瑞雷波占67%，由此可見，瑞雷波的衰減程度是最緩慢的，而縱波的衰減程度是最快的，我們就瑞雷波信號收集起來進行多次反演分析，從中能夠得到土體中的剪切波速，這也就是我們常說的路基壓實質量的剪切波法檢測，由圖1 所示，就是瞬態錘擊檢測原理示意圖。

圖1 瞬態錘擊檢測原理

路面板的瞬態振動信號可以通過激振剛性路面板表面的方法來獲得，但是，在這里需要注意的是，必須將脫空面板的振動頻率和無脫空面板的振動頻率這兩種頻率之間有著非常大的差距，所以，在這種情況下就可以通過傅里葉變換原理，將收集到的瞬態時域振動信號轉換到頻率域中，然后在經過幅頻特征分析，最終能夠在最大程度上實現對路面的脫空檢測。

2.2 瞬態振動信號分析

(1)單道檢波器

用f(t)來表示單道檢波器采集的時域震動信號，再將采集的數據經過傅里葉變換，就能夠得到想要的頻率域中的幅頻值，由式(1)所示:

在式(1)中，頻率用f 來表示，時間用t 來表示。

(2)多道檢波器

大部分瞬態震源產生的有序波都會被多道檢波器接收到，瑞雷波傳播速度是由一群瑞雷波結合在一起而形成的群速度，該類瑞雷波的頻率成分是不相同的，而且還是在瞬態激振過程中產生的，帶有一定的頻帶寬度，因此，要想能夠準確的得到相速度的頻散曲線，可以選擇采用數學處理的方式來處理時間域的瑞雷波信號。

可以在地面上設置n 個檢波器，每個檢波器之間的距離是△x，該檢波器分別記錄到的時間瞬態面波信號依次用f1(t)，f2(t)，f3(t)，……，fn－1(t)，fn(t)來表示，然后在經過傅里葉進行相應的轉換，最終得到的頻譜是由式(2)所示:

我們可以將相鄰的兩個時間瞬態面波信fh(t)、fh+1(t)，用式(3)、(4)來表示他們每個的功率譜:

我們可以將相鄰的兩個時間瞬態面波信fh(t)、fh+1(t)，用式(5)來表示他們每個的功率譜互功率譜:

式(5)中，Fh※(w)、Fh+1(w)分別是Fh(w)、Fh+1(w)的復共軛譜。

2.3 路基壓實度檢測研

在對公路路基進行相應的檢測時，一般都是在室內對路基材料進行相應的擊實實驗，從而能夠將最大的干密度的出來，公式(6)就是路基實際壓實后的干密度ρ 和最大的干密度ρ0之間的比值，用L 來表示，即:

在實際檢測過程中，瑞雷波(VR)基本上不會受到介質含水量的影響，而縱波(VP)卻受到介質的含水量的影響，所以，我們經常會在壓實度的測試過程中用瑞雷波(VR)，而不用縱波(VP)的速度來檢測，在彈性理論中，密度ρ 和橫波速度(VB)的關系為:

剪切的模量(MPa)用Z 來表示。

根據以上公式進行分析知:剪切波速(VA)和瑞雷波速(VR)之間的關系用式(8)來表示:即

由公式(8)中可以看出，地層的泊松比μ 在很大程度上影響著剪切波速(VA)和瑞雷波速(VR)之間的差異。

3 結 論

隨著我國社會經濟的快速發展，跨區域競爭已經成為促進企業發展的一個重要措施，因此，公路工程在這方面扮演著非常重要的作用，而瞬態錘擊檢測技術的應用對公路運輸實現高效化、現代化起著非常重要的作用，本文就對其進行了詳細的分析。

［1］張獻民，宋長柏，劉秀菊.瞬態振動信號在公路工程檢測中的應用［J］.河北工業大學學報，2001，(1).

［2］張宜洛，鄭南翔，顧炳其.中粗粒土路基壓實度快速測定方法［J］.中國公路學報，2006，19(5):29－33.