浅析瑞雷面波法在路基质量检测中的应用

浅析瑞雷面波法在路基质量检测中的应用

杨磊

江苏省常州市交通工程质量监督站213000

摘要：波速的变化，可以根据瑞雷面波在层状介质中的传播理论而反映出岩石力学性质的变化。为了对高速公路路基质量进行检测，可在上述理论基础上利用瑞里面波法结合实际的工程地质工作运用。本文主要通过瑞里面波法在某高速公路路基病害调查中的现场工作方法和工作实例，对该技术在公路路基质量检测中的应用前景及推广价值进行论述。

关键词：瑞雷面波；路基质量；检测

引言：伴随着计算机技术的发展，瑞雷面波法在如今对路基质量检测中已运用得十分成熟，同时在铁路和水利等领域中也取得了显著的工程效果。本文主要采用瑞雷面波法针对某高速公路工程对其路基质量和路基病害进行检测，从而探讨出在公路建设领域中该方法的推广价值以及实用性，为这一领域提供更多的借鉴与参考。

1、瑞雷面波的公路病害调查原理

工程界对原位测试的地层工程指标与弹性波波速测量值的相关关系进行了定量研究，由此发现岩土介质骨架可以控制弹性波的速度，因此岩土体的工程性质可用波束进行直接反映。先确定好动力参数，那么岩土体的波速与各种动力参数之间就有了非常密切的联系。比如，弹性波波速与岩土体力学参数关系就非常密切，因为在测定过程中对横波的测定比较复杂，但是恒波波速又与瑞雷面波的波速非常近似，因此我们可以把横波波速用瑞雷面波波速进行代替，岩土体的软硬程度用横波波速进行反映。

基于这样的理论基础，对高速公路路基病害调查便是利用瑞雷面波法进行的。我们可以从路堤体身角度进行详细分析，由于填料压实度在路堤土体间存在着不同差异，势必会引起路堤土体纵向和横向的不均匀性。针对此问题，沿纵向小点利用瑞雷面波距布设面波勘点，不同深度路堤徒弟以前的物理力学性质差异可以用波速的变化进行充分反映。如果在纵横向中，所存在过大的强度差异，那么势必会导致路堤土体出现不均匀的沉降，从而会引发出的公路路基病害有：路面纵横向出现网裂或裂缝以及路面出现沉陷。

此外，我们从原地基本身地质角度出发，可以了解到沿线表层为低液限粘土，而它的强度特别在高填方路段或者冲沟路段中，由于在水的作用下比较低。会出现局部在路提土体荷载作用下由于沉降而引发出各种病害，因此为了查清地基低波速软弱部位可以利用瑞雷面波对纵向波速差异进行检查。

2、数据采集及数据处理

2.1数据采集

数据采集是一个非常重要的过程，在采集过程中需要运用特制的型面波仪进行，道间距离、偏移距离以及采样间隔距离都要根据实际情况进行设置。为了更可靠的采集到面波，对每一测点均要反复激发多次，该测点的面波数据尽量选择干扰小、波能量强且信噪比比较高的一次记录。

2.2数据处理

采用专用的瞬态瑞雷面波数据处理软件进行数据处理，最终可得到频散曲线，即面波速度随深度的具体变化的曲线。频散曲线的图案和特征可把测点处面波速度随深度变化情况以及地质条件具体反映出，因此是对面波进行解释和分析的主要资料。对采集信号的面波进行截取后，通过二维傅氏进行相应转换，再选取对面波能量谱，面波测深映像图最终被勾绘出，由此我们可以详细了解到某一路段岩土物性变化的具体情况。

3、瑞雷面波路基病害调查实例分析

3.1路面纵向裂缝

面波资料分析：如图1所示，因为该路段为半填半挖路基，左幅为挖方路基、右幅为填方路基，右幅最大填土高度为八米左右，为了对测线路堤的原地形及填土高度进行详细了解，我们必须要结合施工横纵断面图对面波资料进行分析。我们通过对面波测深映像图的分析，可看到低波速软弱部位存在于一号剖面某路段中，而现路面距软弱部位的顶部距离有六米多，软弱部位面波波速在每秒150米左右；2号剖面在路面以下八米多左右处存在与一号剖面类似的低波速软弱部位。并且3号和4号剖面的局部在不同程度上也出现了低波速区域，对顶部依据施工设计横纵断面处进行分析，可以看出顶部深埋呈现出一定走向并且均处于原地面以下。根据各剖面图像的一致性可以看出，有一连续的不良地质体在原地面以下。

3.2现场地质勘探

通过对现场地质勘探工作，可以发现一二级张性断裂构造带出现在路基以北基岩处，并且它的走向与面波勘探出的异常圈定走向非常一致。力学特征表现为张性，其具体特征表现为，岩石出现比较明显的破碎现象并且破碎角砾的棱角非常分明、大小不一，磨损现象比较少。在通常情况下，由于一年四季中的水位变化比较大且构造带内的水含量比较丰富，因此稳定性比较差。由此可以推断出，是由断裂构造带所引起的所勘探出的低波速软弱带。因为该断裂构造带的稳定性很差，因此其力学性质在高填方土体的自重荷载下发生一定变化，从而使路堤引起非常不均匀性的沉降现象，而引发路面裂缝的根本原因就是该地质病害。

3.3钻孔验证

为了对物探结果进行进一步验证，该破碎带的延伸方向在右幅路基路趾部十米处开展了钻探工作，并布设出两个工程勘察孔。结果为发现破碎带在原地面三米以下位置处，这个结果与推断解释的结果比较吻合。

3.4路面沉陷

图2路面沉陷调查的面波频散曲线

因为挖方路基在该公路某合同段左幅，而在路面工程结束之后，发现路面在小范围内的呈现比较明显。为了对这些沉陷原因调查清楚，分别在左右幅布设出面波勘探剖面。图2所示为左幅路面面波勘探方面各点的频散曲线，1号2号3号面波频散曲线波速从曲线本身特征进行分析，可以看出并没有出现明显的畸变现象比较正常。而4号到7号勘探点面在五米以内的波频散曲线却存在低波速软弱带，而该软弱带的范围与位置与沉陷部位的范围位置非常相近，我们由此可以推断出引起路基沉陷的根本原因就是该软弱带。

4、结束语

根据以上的论述，我们可以看出瑞雷面波法的检测结果不仅非常简明直观，而且准确可靠。对路基病害原因可快速查明，进而可以快速采取一定的工程措施。在对公路路基病害调查及质量检测方面，作为新技术的引进，瑞雷面波法不仅有着较高的推广价值，同时也有着广阔的应用前景。伴随着我国高速公路建设的前进发展，相信其在公路质量检测领域中必将发挥出更大更重要的作用，为我国的公路发展作出应有贡献！

参考文献：

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