1、精選優質文檔-傾情為你奉上瑞雷面波法評價公路路基質量摘  要  ：工程地震勘探中的新方法瑞雷面波法可以獲得面波速度并換算出橫波波速、密度及彈性模量等參數。測試方法簡便、快速，可以進行原位無破損、連續大面積測量。在公路路基質量評價中，取得了較好的效果。    關鍵詞  瑞雷面波；路基質量檢測 路基是公路的最基本組成部分之一，公路路基的堅實穩定是保證路面強度和穩定的先決條件。路基的質量必須進行檢測，在諸多檢測指標中，路基壓實度的檢測是重要項目之一。路基壓實度的檢測一般采用密度法，在每200m范圍內每

2、層檢測4點。1 瑞雷波法檢測路基強度的基本原理    1.1 瑞雷波的基本性質    瑞雷面波存在于地表面附近，沿地表面傳播，其穿透深度約相當于它的波長。頻率越高的波穿透深度越小，可以利用高頻波探測淺部地層；用低頻波探測深部地層。在震源激發的能量中，約有三分之二的能量轉換為面波，且衰減速度比縱波和橫波慢。面波的振幅隨著距離增大，以1/ 的規律衰減，因此在遠離震源處，面波還有較大的振幅。瑞雷面波在分層介質中，具有頻散特性。利用這種性質，可以根據頻散曲線劃分層位，求出各層速度。另外，瑞雷波

3、的波速與介質的密度緊密相關，波速隨介質密度增大而增加。因此可以利用波速與密度的相關性計算密度。    1.2 瑞雷波檢測路基壓實度的原理    路基的壓實度是土方路基的重要的質量指標，壓實度用K表示：       (1)式中：K壓實度；r一路基實際壓實達到的密度(g/cm3)；r0一標準擊實驗能達到的最大密度。    瑞雷面波波速與密度的關系如下式：    

4、   (2)式中：VR -瑞雷波速度，m/s；G一剪切模量；r-密度，kgm3。由于剪切模量的增大速度比密度快得多，所以密度增大的同時波速也會增大。一般彈性波波速與密度的相關關系式可表示為：         (3)式中a和b為相關系數，由此，壓實度可以表示為：       (4)式中：VR -路基壓實后實測的波速值；VR0-標準擊試驗r0對應的波速值。根據這一關系式可知，介質密度增大面波速度也隨之增大。因此，在一定條

5、件下，可以直接用面波速度檢測介質的密度。利用瑞雷波速度還可由公式計算出橫波速度，進一步得到動彈性模量。計算過程如下：                                   VR/0.93 (VR>250m/s)橫波速度V

6、s的計算：Vs=VR/0.94 (150<VR                                   VR/0.95 (VR<150m/s)動彈性模量Ed的計算   (6)其中：Vs為

7、橫波速度；VR為瑞雷波速度；Ed為動彈性模量；r為介質密度；n為泊松比，當VR>250m/s時，nv=0.32，當 VR<250m/s時，nv=0.38。 2 路基質量檢測實例    桂林東環路一些路段已出現網裂、下沉、坑洼和翻漿等現象。有些路面破損嚴重，為了了解路基情況，為進一步的修建工作提供資料，采用瑞雷面波法評價路基質量，要求探測路面以下2m以內是否有軟弱層 (低速介質)存在、并提供路面下0.41.1、1.11.8m及1.82.5m各段的彈性模量。    2

8、.1  野外工作技術及測線的布置    瑞雷波測量采用SWS-1G型多功能面波儀。12道檢波器接收，道間距lm，偏移距2m。檢波器頻率為4Hz，以錘擊為震源。測線布置在公路中心線兩側3m處，即2測線距離6m。同一測線上測點間距為20m。相鄰測線的測點交錯布置。這樣，在公路中心部位每10m內有1個檢測點。    2.2 測區工程地質條件    場地處于漓江二級階地。場地自上而下的地層有填方土、耕作土、砂卵石、灰巖。地下砂卵石層為富水層，若地下灰巖中

9、有破碎帶或溶洞，隨季節性地下水強烈運動，反復浸泡掏空淺部土壤層，會形成疏松層或土洞，嚴重時會形成塌陷。    2.3 頻散曲線特征分析對測量的波形記錄進行處理，得到瑞雷波VR-H頻散曲線。根據實測頻散曲線VR隨深度的變化可以劃分出不同的速度層，也可以說是土壤的密度分層。測量區段內路面大都出現了不同程度的破損，這與路基有直接關系。路基的狀態大致有如下幾種情況。 從圖1a可知路面下2.5m深度范圍內介質較均勻，波速約200m/s，這種曲線說明此段路基的填方壓實層已不存在，土層含水較均勻。 圖lb顯示出有低速層存在，在0.44m范圍內，波速

10、約160200m/s，這說明路基含水量大或較疏松，這種情況的路基已不能支撐車輛及路面的壓力，路面破損最為嚴重；從圖1c可以看到低速層在0.71.5m范圍內，原有的填方壓實路基只有30cm左右。圖1d的填方壓實層厚度僅接近lm，在深度2m以下，波速已降到180m/s。以上幾種情況都說明路基存在缺陷，在這樣的基礎上，路面必然出現相應的破損。                      

11、;                                           圖2 合格路基的頻散曲線 在路面完好處測得的頻散曲線。圖2a反映了路基介

12、質較均勻，除在1.3m處稍低外，在2.5m深度范圍內平均波速約230m/s。圖2b顯示在距離地面3m內分為3層，各層面波速度依次為230m/s，240m/s，260m/s。這說明路基面波速度隨深度逐漸增大，路基承載力較高，這種頻散曲線表明路基質量較好，所以路面保持堅實穩定。    根據觀測的瑞雷波速度來計算橫波速度，而橫波速度的大小直接反映了地層的“軟”、“硬”程度，并且與介質的物理力學參數密切相關，路基質量評價中直接采用面波速度和橫波速度為標準，采用面波VR0=230m/s為質量合格與否的標準，與之相應的橫波速度大于240m/s為質量較好，小于240m/s為較差；用面波速度直接評價路基，當面波速度大于230m/s為較好，200225m/s為較差，低于200m/s為很差。圖3c是一測量路段0.4l.lm，1.11.8m，1.82.5m三段深度內分別取其瑞雷波平均速度VR1、VR2、VR3作速度分布剖面圖，從圖可明顯看出路基軟弱部位。    根據式(6)計算了動彈性模量，從實測的頻散曲線中，對0.41.1m，1.11.8m，1.82.5m三段分別取其瑞雷波平均速度VR1、VR2、VR3，然后分別計算三段的動彈性模量Ed1，Ed2，Ed3。部分路段數值如表1所示。