探究瑞雷波法应用于高速公路路基工程质量无损检测试验

上官位，李 春

(江西公路开发总公司)



探究瑞雷波法应用于高速公路路基工程质量无损检测试验

上官位，李 春

(江西公路开发总公司)

依据瑞雷波法的基本原理和技术方法，对高速公路路基工程质量无损检测试验中瑞雷波法的应用效果进行了分析。进一步验证了瑞雷波法检测复合地基承载力、路基压实度等指标的良好效果，并为路基工程质量无损检测提供了重要依据。

瑞雷波法；高速公路；路基；工程质量；无损检测

1 瑞雷波法理论

1.1 基本原理

VR=Vs(0.87+1.12μ)/(1+μ)

式中：μ指泊松比，Vs指横波波速。

上述关系式在岩土物力力学参数的测定中起着重要作用，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，因此瑞雷波和横波波速比值为0.9～1.0。根据这一结论，对不同深度的瑞雷波波速进行测定，即可得知对应层位的力学指标。

1.2 瑞雷波法的技术

瑞雷波法是对瑞雷波的传播速度进行测量，推测岩土介质性质的一种方法。沿着波的传播方式，以道距ΔX数值对N+1个检波器进行设置，能够获取对NΔX范围内瑞雷波传播特征的测定参数。采用傅氏变换转变时域为频域记录，频率为fi的频率分量用互谱法对相邻检波器测定的相移进行计算，在相邻道ΔX范围内，瑞雷波传播速度υR的计算方式如下

VRi=2πfiΔX/ΔΦ

基于空间采样定理，对NΔX范围内的平均波速进行测量，其计算公式如下

VRi=2πfiNΔX/∑ΔΦij

同一测点内，对频率fi相应的VRi数值进行计算，可求出一条频散曲线。代入公式λR=VRf，可以将频散曲线VR-fi转变为VR-λR，转换后的频散曲线能够反映在深度上该点介质的变化规律；沿测线不同点的频散曲线则可反映沿测线方向上介质的变化规律。

采用瑞雷波进行野外记录，主要运用的是FKSWSA处理软件。基于各测点记录波形数据，对瑞雷波频散曲线进行正演计算，曲线拟合实测频散曲线即可获得各测点的瑞雷波图(速度-深度曲线)。对瑞雷波速度与动力触探和静载结果进行分析，获取路基承载力经验公式如下

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

式中代入VR值可以计算出路基承载力值，同时对承载力值剖面图进行绘制，从而实现对路基强度的评价。

2 检测步骤和方法

(1)用电线连接铁锤、检波器、和数字地震仪，依据有关要求对测试带进行选择；(2)按照设计间距，在测试带上进行检波器的布设；(3)完成检波器的布置后，对测试地带进行封闭，禁止行人走动、车辆驶过，然后利用铁锤对平放在路基表面上的小铁板进行锤击，发出表面波，使用数字地震仪对信号进行接收；(4)利用专业软件对地震仪接收的信号进行处理，实现对路基土体内部不同深度的压实度的直观输出。

3 应用实例分析

3.1 压实度检测

某高速公路路基填至设计标高后，使用冲击式压路机进行碾压补强，利用相邻道瑞雷波法对碾压前后的路基压实度进行无损检测，其碾压前后的剖面。补强之前，路基压实度90%等值线的起伏大而频繁，最突出的是桩号K74110～K74310部位，该段不均匀问题比较突出；补强后的90%等值线起伏小而平缓，其均匀性和压实度明显提升，最明显的是桩号K74110～K74310部位。补强影响深度为5 m，采用钻孔取芯法对其结果进行验证，与瑞雷波检测结果一致。该段路基填土高度为4 m，可见瑞雷波方有利于路基压实度检测的同时，还能够对路基压实度变化状况进行反映，有效避免了路基不均匀沉降问题的发生。

3.2 地基承载力检测

某高速公路软基路段以强夯碎石法进行了处理，为有效检验强夯效果，采用地震映像对强夯影响结果进行了检测。碎石桩底板和异常体反射同相轴能量均匀、连续性良好。碎石桩底板最小1.38 m、最大3.5 m、平均埋深2.62 m。碎石桩底板最小1.54 m、最大3.11 m、平均埋深2.29 m。采用瑞雷波法和静载试验对比法检测处理后承载力的具体状况，检测结果所示。对应地震映像和复合承载力剖面图，可知地震映像与瑞雷波检测结果一致。对0～6 m的复合地基容许承压进行计算，最小为190.2 kPa、最大为240.5 kPa、平均为202.4 kPa；静载试验值为208 kPa，两者相符程度良好。对0～6 m的复合地基容许承压进行计算最小为188.2 kPa、最大为238.3 kPa、平均为201.1 kPa；静载试验值为205 kPa。其中两处复合承载力平均小于192.5 kPa，推测为软塑体，该范围、形态、埋深对应的映像中的两处异常局部情况相同。由此可知，瑞雷波对复合地基承载力进行检测，可以获取承载力特征值，并能够对局部承载力变化状况进行检测，其检测效果优于静载试验。

分析工程实例，可知瑞雷波法在高速公路路基工程质量无损检测试验中具有良好的适用性能。通过对瑞雷波法纵向、横向分辨率和检测深度、精度的优化，能够真实反映小范围内局部突变异常情况。瑞雷波法可以对复合地基承载力，路基压实度进行检测，是高速公路路基工程质量无损检测中最合理的一种检测方法。

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2015-03-25

U416.1

C

1008-3383(2015)12-0059-01