探究瑞雷波法應用于高速公路路基工程質量無損檢測試驗

上官位，李 春

(江西公路開發總公司)

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探究瑞雷波法應用于高速公路路基工程質量無損檢測試驗

上官位，李 春

(江西公路開發總公司)

依據瑞雷波法的基本原理和技術方法，對高速公路路基工程質量無損檢測試驗中瑞雷波法的應用效果進行了分析。進一步驗證了瑞雷波法檢測復合地基承載力、路基壓實度等指標的良好效果，并為路基工程質量無損檢測提供了重要依據。

瑞雷波法；高速公路；路基；工程質量；無損檢測

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。

上述關系式在巖土物力力學參數的測定中起著重要作用，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。根據這一結論，對不同深度的瑞雷波波速進行測定，即可得知對應層位的力學指標。

1.2 瑞雷波法的技術

瑞雷波法是對瑞雷波的傳播速度進行測量，推測巖土介質性質的一種方法。沿著波的傳播方式，以道距ΔX數值對N+1個檢波器進行設置，能夠獲取對NΔX范圍內瑞雷波傳播特征的測定參數。采用傅氏變換轉變時域為頻域記錄，頻率為fi的頻率分量用互譜法對相鄰檢波器測定的相移進行計算，在相鄰道ΔX范圍內，瑞雷波傳播速度υR的計算方式如下

VRi=2πfiΔX/ΔΦ

基于空間采樣定理，對NΔX范圍內的平均波速進行測量，其計算公式如下

VRi=2πfiNΔX/∑ΔΦij

同一測點內，對頻率fi相應的VRi數值進行計算，可求出一條頻散曲線。代入公式λR=VRf，可以將頻散曲線VR-fi轉變為VR-λR，轉換后的頻散曲線能夠反映在深度上該點介質的變化規律；沿測線不同點的頻散曲線則可反映沿測線方向上介質的變化規律。

采用瑞雷波進行野外記錄，主要運用的是FKSWSA處理軟件。基于各測點記錄波形數據，對瑞雷波頻散曲線進行正演計算，曲線擬合實測頻散曲線即可獲得各測點的瑞雷波圖(速度-深度曲線)。對瑞雷波速度與動力觸探和靜載結果進行分析，獲取路基承載力經驗公式如下

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

式中代入VR值可以計算出路基承載力值，同時對承載力值剖面圖進行繪制，從而實現對路基強度的評價。

2 檢測步驟和方法

(1)用電線連接鐵錘、檢波器、和數字地震儀，依據有關要求對測試帶進行選擇；(2)按照設計間距，在測試帶上進行檢波器的布設；(3)完成檢波器的布置后，對測試地帶進行封閉，禁止行人走動、車輛駛過，然后利用鐵錘對平放在路基表面上的小鐵板進行錘擊，發出表面波，使用數字地震儀對信號進行接收；(4)利用專業軟件對地震儀接收的信號進行處理，實現對路基土體內部不同深度的壓實度的直觀輸出。

3 應用實例分析

3.1 壓實度檢測

某高速公路路基填至設計標高后，使用沖擊式壓路機進行碾壓補強，利用相鄰道瑞雷波法對碾壓前后的路基壓實度進行無損檢測，其碾壓前后的剖面。補強之前，路基壓實度90%等值線的起伏大而頻繁，最突出的是樁號K74110～K74310部位，該段不均勻問題比較突出；補強后的90%等值線起伏小而平緩，其均勻性和壓實度明顯提升，最明顯的是樁號K74110～K74310部位。補強影響深度為5 m，采用鉆孔取芯法對其結果進行驗證，與瑞雷波檢測結果一致。該段路基填土高度為4 m，可見瑞雷波方有利于路基壓實度檢測的同時，還能夠對路基壓實度變化狀況進行反映，有效避免了路基不均勻沉降問題的發生。

3.2 地基承載力檢測

某高速公路軟基路段以強夯碎石法進行了處理，為有效檢驗強夯效果，采用地震映像對強夯影響結果進行了檢測。碎石樁底板和異常體反射同相軸能量均勻、連續性良好。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對比法檢測處理后承載力的具體狀況，檢測結果所示。對應地震映像和復合承載力剖面圖，可知地震映像與瑞雷波檢測結果一致。對0～6 m的復合地基容許承壓進行計算，最小為190.2 kPa、最大為240.5 kPa、平均為202.4 kPa；靜載試驗值為208 kPa，兩者相符程度良好。對0～6 m的復合地基容許承壓進行計算最小為188.2 kPa、最大為238.3 kPa、平均為201.1 kPa；靜載試驗值為205 kPa。其中兩處復合承載力平均小于192.5 kPa，推測為軟塑體，該范圍、形態、埋深對應的映像中的兩處異常局部情況相同。由此可知，瑞雷波對復合地基承載力進行檢測，可以獲取承載力特征值，并能夠對局部承載力變化狀況進行檢測，其檢測效果優于靜載試驗。

分析工程實例，可知瑞雷波法在高速公路路基工程質量無損檢測試驗中具有良好的適用性能。通過對瑞雷波法縱向、橫向分辨率和檢測深度、精度的優化，能夠真實反映小范圍內局部突變異常情況。瑞雷波法可以對復合地基承載力，路基壓實度進行檢測，是高速公路路基工程質量無損檢測中最合理的一種檢測方法。

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2015-03-25

U416.1

C

1008-3383(2015)12-0059-01