SASW 法在基礎工程和路基工程中的應用分析

宋 煒，李 劍

(宜春通達路橋建設有限公司)

1 SASW 法及其工作原理認知

SASW 法，即表面波頻譜分析法，依托頻譜分析方式，對瞬間激振中所產生的各種頻率的瑞雷波作出判斷，對測定物質所具備的特性進行確定。在瞬間激振作用條件下，地面會產生一定的擾動波，具體表現為面波、折射波與反射波等，其中面波在整個擾動波形式中能量最強。瑞雷波橫波與縱波在傳播過程中，于界面處會出現一定程度的疊加與放大，表現出能量大、頻率低、傳播速度低、衰減慢等特征，傳播信號在獲取實現上更為簡單。瑞雷波能力集中于一定波長范圍內，可以通過一定距離范圍內的瑞雷波特性實現對工程測試，且瑞雷波在均勻介質傳播中，不存在頻散特性，在非均勻介質傳播時，瑞雷波頻率不同，其所具備的實際傳播速度不同，其傳播特性為其在基礎工程及路基工程中的應用奠定了基礎。

瑞雷波能量其能量在一定波長范圍內集中，其在實際傳播時，所穿透的地面深度同樣在一個波長范圍內。相同波長傳播特性對傳播介質水平方向中的差異進行表現，不同波長則對深度差異中信息進行表現。以fi代表瑞雷波頻率，Δt代表相鄰檢波器時差，相位差為Δφ，測量范圍其波速平均值為

通過測量不同頻率所對應的Vr 值，可以獲得頻率與波速所具備的頻散曲線。瑞雷波波速與剪切波速之間內在的關系為

在以上公式中，μ 代表柏松比，依據其可以計算出基礎工程與路基工程中具體參數，實現其應用價值。

2 SASW 法在基礎工程與路基工程中的實踐應用

2.1 SASW 法對基礎工程土層特性的評價

某地鐵工程在施工過程中采取掘進法施工技術，然而在實際施工中，出現了大量滲水問題，對施工進度造成嚴重影響。為明確認知基礎工程土層特性，找出滲水原因，采取SASW 法進行現場測試。在該工程中，應用多功能SASW 面波儀，依據測量需求進行測點布置，為確保測試數據可靠性與客觀性，采取映像技術、鉆孔取芯、單點面波觀測與單孔PS 測井法進行綜合檢測。

該工程滲水段，依據地質勘察結果來看，其土層分布由上而下具分為六層，具體為:表層:由瀝青路面及碎石層構成，厚度為0.2 ～0.3 m;雜填土層，由粉質粘土、磚塊及夾碎石構成，厚度為0.5 ～1.5 m;粉質粘土厚度為2.5 ～3.5 m，具備硬－可塑性;粉質粘土厚度為2.5 ～7.5 m，具備軟－可塑性;粉質粘土至粉砂土層，厚度為2.5 ～4.5 m;粉質粘土，硬質可塑。

依據施工滲水位置，采取SASW 法對相關地段進行映像法勘測與單點面波測試，映像法勘測間距設置為5 m，偏移距設置為8 m，采取錘擊法激發瑞雷波，經過處理可以生成影像地震剖面圖。設置單點面波進行測試，其道間距設置為2 m，偏移距設置為8 m，采取錘擊法進行激發。單點面波反演圖見圖1。

圖1 單點面波反演圖

通過分析其剖面獲知，在深度為10 m 左右時，出現剪切波低速層，通過鉆孔取芯證明，該土層屬于粉質粘土－粉砂土，因其部位粉砂土層含水率較高，導致施工出現滲水問題。經過工程實踐施工證明，SASW 測試結果符合實際。

2.2 SASW 法在路基工程壓實度測試中的應用

在路基填筑工程施工質量評定上，其壓實度屬于關鍵性指標，壓實度標準的實現程度，直接關系著路基工程整體質量與效益。常規路基工程壓實度測試多采取灌砂法執行，采取灌砂法進行作業，其時間花費較長，其壓實度檢測精度難以有效控制。為此，在路基工程壓實度測試中引入SASW法，將SASW 法與灌砂法相結合，綜合確保路基壓實度測定準確性。應用SASW 法，通過波速測試其壓實度，同時還可對碾壓過程中路基沉降量進行測定。在現場檢測中，采取SASW 法，通過小能量錘擊激發，如選擇1 kg 錘重，設定12 道接收，道間距設定為0.2 m。通過測試構建出波速、壓實度、碾壓沉降量與碾壓頻率之間的內在關系，依據路基工程質量控制標準，實現對其壓實度狀況評估。

在本研究中，其SASW法測試，選擇在煤矸石填筑段上進行，于填筑段兩個斷面中，合理布置測點，測點共設定為4 個，在振壓兩次后，采取灌砂法對煤矸石填筑段壓實度進行測定，測定結果顯示，在碾壓六次后，煤矸石其壓實度在93.1%以上。在填筑段斷面上四個測點位置上，每次碾壓均采取SASW 法對煤矸石剪切波速進行測定，檢測結果顯示，隨著碾壓次數增加，其剪切波速增加，兩者存在著正相關關系。第一次碾壓作業時，第一層煤矸石其剪切波波速為152.9 m/s，在第六次碾壓時，其剪切波波速為250 m/s。通過現場煤矸石路基填筑及測量相關數據分析，獲得路基填筑壓實度與剪切波波速之間存在的內在數學關系

Vs=922.21－2140.38p+1 466.43p2

實踐證明，其煤矸石路基填筑施工過程中所具備的剪切波波速與壓實度之間存在著二次線性關系。

2.3 SASW 法在確定地基承載力中的應用

在路基工程施工中，地基承載力參數計算精確性十分重要，是確保工程施工質量及安全性的重要標準。在地基承載力確定時，可以應用SASW 法綜合分析，通過試驗檢測找出地基承載力、壓縮模量與面波速度之間存在的內在關系，依據其關系數學式，推導工程地基承載力合理性。此外，考慮到工程在實際施工作業中，其路基承載力并非恒定不變，而是受到各種外部因素干擾，如車輛行駛速度、車輛荷載及振動頻率等，且不同地區，其地質不同，自然條件存在著一定差異，均會對地基承載力造成一定影響。

此外，還可以將SASW 法應用于液化地基加固效果評價中，如在距離地基位置安裝檢波器，在強夯作業中產生一定擾動波，依據檢測波接收對地基加固效果作出評估，從而確保地基加固處理質量，為工程效益實現提供技術支持。

3 結 語

在基礎工程與路基工程作業中，引入SASW 技術，能夠對其具體的施工參數及狀況進行測定與評估。SASW 法激發瑞雷波，通過頻譜分析方法，實現對其傳播介質的確定。在認知SASW 法及其工作原理基礎上，重點從基礎工程土層特性評價、路基工程壓實度測試、地基承載力確定等方面對SASW 法的實踐應用進行探究。實踐證明，SASW 法在應用中，其測定信號接收簡單快速，整體測定精度較好，實踐應用價值突出，其未來應用前景較為廣闊。

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