瑞雷波法在路基无损检测中的应用

钟茜

1　引言

路基作为公路的重要组成部分，因为其属于隐蔽工程，所以存在着一定的探测难度。传统的路基探测方法存在着测试深度较浅、测试点分布有限以及会对路基造成损坏等缺点，因此无法满足当下对公路路基性能的检测要求。瑞雷波法在应用于公路路基检测之前，主要用于地质勘测领域，也正是因为瑞雷波法所具有的高效、无损以及检测深度深等优点，近年来广泛的应用在公路路基的检测中。下文将对此进行详细分析。

2　瑞雷波法基本原理分析

瑞雷波法探测技术是一种具有较大实用价值的工程物探新技术，其主要优点在于其具有较快的速度与较高的效率，该探测技术主要通过锤击以及爆炸的方式产生瞬时冲击力，对地面施加一定的竖向激振力，即可在地下介质中形成三种波长，分别是面波、横波以及纵波。其中面波主要包含瑞雷波与拉夫波，并且相比而言瑞雷波具有频率较低、振幅较大以及能量强等特点，所以能够较为轻易的对瑞雷波进行识别与测量。在地表面周边一定深度之内，不同的瑞雷波相互叠加，以脉冲的形式向前传播，其能量以一定的比例衰减，并且其衰减的速度要低于体波，不同频率的瑞雷波在非均匀弹性介质中传播的速度并不相同，这与瑞雷波的波长以及探测深度都有一定的关系。因此，在特定的波长范围内，借助于数字地震仪可以对不同频率的瑞雷波的面波信号进行捕获，就可以分析出在不同地层深度内瑞雷波的速度变化情况，也就能够通过相应的计算得到不同对应层的力学指标。

瑞雷波法主要是通过对瑞雷波传播速度情况进行测量，从而可以得出岩土介质性质的一种探测技术。其中检波器要沿着波的传播方式进行相应的设置，确保能够有效的捕获到检测范围内的瑞雷波传播特征的测定参数，并通过频谱以及相位谱分析等方式将不同频率的瑞雷波进行分离，这样就可以得到VR-f（或VR-λR）曲线，该曲线的变化规律是以测试点下方的地质条件相互关联的，所以该曲线能够反映出测试点下方的地质变化规律，将该曲线进行反演计算，就可以得出测试点地下同等深度的瑞雷波传播速度，并且瑞雷波的传播速度是与介质的物理特性相关联的，因此以瑞雷波的传播速度变化情况作为依据，就可以得到土体介质的密度及一系类土力学参数，即测试点下方的地基工程地质情况。图1为瑞雷波检测原理示意图。

3　瑞雷波法主要设备及流程分析

使用瑞雷波法所需要的设备主要有数字地震仪、激发铁锤以及低频检波器等。使用瑞雷波法的主要步骤有：①将数字地震仪、激发铁锤以及低频检波器用电线连接，并要根据相关要求进行测试带的选择；②在所选择的测试带上布设检波器，需要注意的是检波器之间的间距要根据设计指标进行布设；③在布设完检波器之后，就需要对测试带进行封闭处理，封闭期间禁止人与车辆通过；④通过铁锤对公路表面所防止的铁板进行锤击，产生面波信号，并由数字地震仪对这些信号进行捕获接收；⑤通过配套的专业软件对数字地震仪所捕获接收到的信号进行分析处理，从而达到对公路路基土体内部不同深度的压实度进行无损检测的目的。

4　瑞雷波法在路基无损检测中的实际应用分析

4.1　瑞雷波法在路基压实度检测中的应用分析

图1　瑞雷波检测原理示意图

以某高速公路工程为例，该高速公路工程路基填土高度为4m，在路基填至所设计的4m高度后，进行了碾压补强作业，所使用的设备为冲击式压路机，并选用了瑞雷波法对碾压前以及碾压后的路基压实度进行了检测。通过实际检测发现，碾压补强之前的路基压实度90%等值线的并不稳定，有着较大的起伏，并且起伏的频率较高，尤其是在桩号K74120～K74310之间，该区段的不均匀问题较为突出。在进行碾压补强之后，通过瑞雷波法检测发现路基压实度90%等值线的起伏程度与起伏频率都趋于平缓，可以明显的看出该路基的均匀性与压实度都有较大的提升，尤其是桩号K74120～K74310之间的变化最为明显。为验证瑞雷波法检测结果，还选用了钻孔取芯法进行验证，结果与瑞雷波法所检测的结果相一致。因此，使用瑞雷波法不仅能够对公路工程地基压实度进行科学有效的检测，还能够准确的反映出路基压实度的变化情况，这也为路基不均而导致的沉降问题找到了有效的解决方法。

4.2　瑞雷波法在路基承载力检测中的应用分析

以某高速公路工程为例，该高速公路在进行软基路段施工时，选用了强夯碎石法进行了相应的处理，并且为确保强夯的效果，对强夯所影响区域进行了地震映象法检测，发现碎石桩底板与异常体反射同相轴能量较为均匀，并且有较好的连续性。之后选择使用瑞雷波法以及静载试验两种方法对检测处理之后的承载力状况进行了对比分析，第一组碎石桩底板平均埋深为2.62m、最小1.38m、最大3.5m；第二组碎石桩底板平均埋深为2.29m、最小1.54m、最大3.11m。对第一组复合地基承载力进行计算，使用瑞雷波法测得平均值为202.4kPa、最大值为240.5kPa、最小值为190.2kPa，而静载试验值为208kPa，两者之间相符程度较为良好。对第二组复合地基承载力进行计算，使用瑞雷波法测得平均值为201.1kPa、最大值为238.3kPa、最小值为188.2kPa，而静载试验值则为205kPa。通过计算发现两组数值中有两处复合承载力是小于192.5kPa的，所以经过推测该处为软塑体，并且其范围及形态与地震映象法所检测中的两处异常局部情况符合，因此，在路基承载力检测中使用瑞雷波法，能够高效的获取路基承载力特征值，并且也能够对路基的局部承载力进行有效的检测，就检测的效果而言，要高于静载试验法。

5　结语

综上所述，本文对瑞雷波基本原理进行了简要的分析，并提出了使用瑞雷波法的主要设备及流程，最后着重分析了瑞雷波法在路基无损检测中的应用，进一步证明了将瑞雷波法应用在公路路基的检测中，可以有效的实现对公路路基性能的无损检测，是当下公路路基工程质量无损检测中最为高效与科学的一种检测方法。但是本文所选取的工程实例都为南方湿热地区的路基检测，所以为适应我国不同地区不同的地质条件，要继续加大瑞雷波法在不同地质环境公路路基性能检测中的应用研究，提高我国的路基无损检测水平。

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