談瑞雷波對(duì)軟基壓實(shí)前后的檢測(cè)

張 謙

(河北省道路結(jié)構(gòu)與材料工程技術(shù)研究中心，河北石家莊 050000)

1 瑞雷波檢測(cè)軟土路基強(qiáng)夯效果的基本原理

瑞雷波是彈性面波的一種，在沿土路基表面?zhèn)鞑r(shí)，于距離土路基表面較淺的部位其質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)軌跡為逆時(shí)針的橢圓，橢圓的長(zhǎng)短軸之比為3∶2。瑞雷波在土路基介質(zhì)中傳播速度與地震波中的橫波速度相近?？梢愿鶕?jù)瑞雷波在土路基中傳播的波速與地震波中的橫波的波速建立聯(lián)系，進(jìn)而計(jì)算土路基的各種力學(xué)參數(shù)。瑞雷波在地表傳播時(shí)，地表的層厚約為一個(gè)波長(zhǎng)，同一波長(zhǎng)的瑞雷波在沿水平方向傳播時(shí)也相應(yīng)的反映了同一水平方向的地質(zhì)特性，不同波長(zhǎng)的瑞雷波的傳播特性也反映了不同深度的地質(zhì)情況。土基的壓實(shí)程度與瑞雷波在土基中的波長(zhǎng)和傳播速度有很好的相關(guān)性，因此可以通過(guò)瑞雷波的傳播速度等指標(biāo)作為土基壓實(shí)程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

當(dāng)?shù)鼗鶑?qiáng)夯加固之后，土的體積被壓縮，土的密度增大，土基的承載力增強(qiáng)，瑞雷波的波速也隨土基密度增大而增加，加固效果好時(shí)，則瑞雷波的傳播速度高;加固效果差時(shí)，瑞雷波的傳播速度也相應(yīng)較低。因而，瑞雷波在土基中傳播速度的高低直接反映了地基土的密實(shí)程度。土路基加固前后瑞雷波速度的變化，反映了土體力學(xué)性質(zhì)的變化，因此，可以直接用瑞雷波在土基中的傳播速度來(lái)檢測(cè)強(qiáng)夯效果。

瑞雷波對(duì)地基強(qiáng)夯效果進(jìn)行檢測(cè)的原理如圖1所示。在沖擊荷載作用下，位于土基中的傳感器接收到瑞雷波的豎向分量信號(hào)。瑞雷波經(jīng)檢波器1向檢波器2往外傳播，所接收到的信號(hào)是根據(jù)接收時(shí)間先后得到的區(qū)域信號(hào)，包含了多個(gè)頻率和振幅的瑞雷波，然后對(duì)不同振幅不同頻率的分析求得瑞雷波速度。

2 瑞雷波檢測(cè)軟基強(qiáng)夯效果的方法

瞬態(tài)多道面波法采用單端激發(fā)的共炮點(diǎn)等道間距排列，選擇合適的偏移距和道間距進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后將采集到的各道信號(hào)經(jīng)過(guò)頻譜分析和相關(guān)計(jì)算，得到頻散曲線。其工作方式見(jiàn)圖2。

3 瑞雷波檢測(cè)軟基強(qiáng)夯效果實(shí)例

某段高速軟基K57+230.0～K57+290.0工程地質(zhì)情況如下:

該段為沖洪積平原區(qū)地貌，第一層組由沖洪積成因的粉土、粉質(zhì)黏土構(gòu)成，層底埋深3.0m～4.0m，承載力基本容許值fa0=120kPa～140kPa;第二層組由沖洪積成因的粉土、粉質(zhì)黏土構(gòu)成，層底埋深16.0m～18.6m，承載力基本容許值fa0=140kPa～180kPa;第三層組由沖洪積成因的粉砂、細(xì)砂構(gòu)成，局部粉土、粉質(zhì)黏土呈透鏡體存在，層底埋深30.0m～31.0m，承載力基本容許值 fa0=180kPa～260kPa。

本次探測(cè)的參數(shù)設(shè)計(jì)如下:

偏移距:6m，道間距:3m，接受道數(shù):12道，采樣率:0.5ms，記錄長(zhǎng)度:0.8s，覆蓋次數(shù):6次，震源:錘擊(24磅大錘)。

瑞雷波檢測(cè)頻譜圖如圖3，圖4所示。

4 瑞雷波檢測(cè)軟基強(qiáng)夯效果的分析

根據(jù)檢測(cè)的原始數(shù)據(jù)，繪制頻率、波數(shù)普能量等值線圖，結(jié)合測(cè)試地點(diǎn)地層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定有效的瑞雷波頻散曲線，根據(jù)頻散曲線建立地層分層剪切波速度，進(jìn)行強(qiáng)夯前后的速度比較。

K57+230～K57+290段地表以下1m～5m區(qū)域處，強(qiáng)夯前瑞雷波的傳播速度為200m/s～260m/s，強(qiáng)夯后瑞雷波的傳播速度為260m/s～400m/s;速度提升23.3%～38.6%。壓實(shí)效果較明顯。

在使用瑞雷波法檢測(cè)的同時(shí)也可用現(xiàn)場(chǎng)CBR，土基現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度檢測(cè)如灌砂法、環(huán)刀法，作為瑞雷波檢測(cè)的支撐。

[1]JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2]耿光旭，胡曉光，趙 剛.工程物探在強(qiáng)夯地基檢測(cè)中的應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2002，22(6):165-167.

[3]馮建斌.強(qiáng)夯處理地基時(shí)強(qiáng)夯振動(dòng)的測(cè)試研究[J].山西建筑，2011，37(4):67-68.