談瑞雷波對軟基壓實前后的檢測

張 謙

(河北省道路結構與材料工程技術研究中心，河北石家莊 050000)

1 瑞雷波檢測軟土路基強夯效果的基本原理

瑞雷波是彈性面波的一種，在沿土路基表面傳播時，于距離土路基表面較淺的部位其質點的振動軌跡為逆時針的橢圓，橢圓的長短軸之比為3∶2。瑞雷波在土路基介質中傳播速度與地震波中的橫波速度相近。可以根據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系，進而計算土路基的各種力學參數。瑞雷波在地表傳播時，地表的層厚約為一個波長，同一波長的瑞雷波在沿水平方向傳播時也相應的反映了同一水平方向的地質特性，不同波長的瑞雷波的傳播特性也反映了不同深度的地質情況。土基的壓實程度與瑞雷波在土基中的波長和傳播速度有很好的相關性，因此可以通過瑞雷波的傳播速度等指標作為土基壓實程度的評價指標。

當地基強夯加固之后，土的體積被壓縮，土的密度增大，土基的承載力增強，瑞雷波的波速也隨土基密度增大而增加，加固效果好時，則瑞雷波的傳播速度高;加固效果差時，瑞雷波的傳播速度也相應較低。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程度。土路基加固前后瑞雷波速度的變化，反映了土體力學性質的變化，因此，可以直接用瑞雷波在土基中的傳播速度來檢測強夯效果。

瑞雷波對地基強夯效果進行檢測的原理如圖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。瑞雷波經檢波器1向檢波器2往外傳播，所接收到的信號是根據接收時間先后得到的區域信號，包含了多個頻率和振幅的瑞雷波，然后對不同振幅不同頻率的分析求得瑞雷波速度。

2 瑞雷波檢測軟基強夯效果的方法

瞬態多道面波法采用單端激發的共炮點等道間距排列，選擇合適的偏移距和道間距進行數據采集，然后將采集到的各道信號經過頻譜分析和相關計算，得到頻散曲線。其工作方式見圖2。

3 瑞雷波檢測軟基強夯效果實例

某段高速軟基K57+230.0～K57+290.0工程地質情況如下:

該段為沖洪積平原區地貌，第一層組由沖洪積成因的粉土、粉質黏土構成，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、粉質黏土構成，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、細砂構成，局部粉土、粉質黏土呈透鏡體存在，層底埋深30.0m～31.0m，承載力基本容許值 fa0=180kPa～260kPa。

本次探測的參數設計如下:

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

瑞雷波檢測頻譜圖如圖3，圖4所示。

4 瑞雷波檢測軟基強夯效果的分析

根據檢測的原始數據，繪制頻率、波數普能量等值線圖，結合測試地點地層結構特點確定有效的瑞雷波頻散曲線，根據頻散曲線建立地層分層剪切波速度，進行強夯前后的速度比較。

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

在使用瑞雷波法檢測的同時也可用現場CBR，土基現場壓實度檢測如灌砂法、環刀法，作為瑞雷波檢測的支撐。

[1]JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范[S].

[2]耿光旭，胡曉光，趙 剛.工程物探在強夯地基檢測中的應用[J].巖土工程學報，2002，22(6):165-167.

[3]馮建斌.強夯處理地基時強夯振動的測試研究[J].山西建筑，2011，37(4):67-68.