文德寶 燕軻

【摘要】在城市淺地層環(huán)境變化后，自身發(fā)生不均勻沉降，會對地面上方的建筑物帶來重大安全隱患，其中建筑地基基礎(chǔ)壓實度是施工中質(zhì)量控制的主要指標之一，壓實度傳統(tǒng)方法是通過檢測土基干密度ρ與室內(nèi)求得的最大干密度ρ0之比。目前瑞利波技術(shù)對路基壓實度檢測成為主流無損檢測技術(shù)，該方法快速高效，經(jīng)多年實踐總結(jié)，該方法與常規(guī)檢測手段檢測結(jié)果一致，對于不均勻沉降地區(qū)的基礎(chǔ)評價具有較好指導意義。

【關(guān)鍵詞】瑞利波;頻散分析;壓實度;密實度

1、前言

隨著時代發(fā)展，我國家城市建設(shè)規(guī)模逐漸擴大，各種建筑體交縱錯雜，很多工程在建設(shè)過程中出現(xiàn)相互干擾，相互影響。例如管線問題影響著各類工程建設(shè)，城市軌道建設(shè)對周圍建筑造成嚴重干擾，造成周圍建筑物不均勻沉降。如何采用準確高效的勘測方法進行不均勻沉降地區(qū)的基礎(chǔ)評價是至關(guān)重要的。

瞬態(tài)瑞利波探測技術(shù)是近年發(fā)展起來的一項工程物探技術(shù)，其優(yōu)點是檢測速度快、效率高，檢測深度可達15m以上。目前瑞利波技術(shù)對路基壓實度檢測成為主流無損檢測技術(shù)，經(jīng)多年實踐總結(jié)，該方法與常規(guī)檢測手段檢測結(jié)果一致[1]。

2、瑞利波探測技術(shù)

2.1工作原理

利用瑞利波法測試路基的壓實度，主要利用其兩種特性：一是利用分層介質(zhì)中瑞利波速度的頻散特性劃分層位，并計算出各層的瑞利波速度值;二是利用瑞利波傳播速度與介質(zhì)密度的相關(guān)性即用已求得的各層瑞利波速度值與密度值的相關(guān)關(guān)系，計算各層的壓實度[2][3]。

2.2瑞利波與壓實關(guān)系

鑒于瑞利波的頻散特征，可以建立瑞利波速與介質(zhì)密度的關(guān)系模型：

式中Vp，VR分別為縱波速度、瑞利波波速;E，G分別為彈性模量、剪切模量;σ為泊松比;ρ為密度。

通過對試驗點做頻散曲線，對密度與波速的做回歸分析，得出壓實度與瑞利波速等級關(guān)系表，如下表1 壓實度與瑞利波速等級關(guān)系表。

2.3規(guī)范定義的密實度

標準貫入試驗擊數(shù)（ N）和剪切波（Vs ），存在一些定量關(guān)系，定量公式由Imai and Tonouchi （1982）提出，關(guān)系式定義如下：

Log10（Vs）=0.314*Log10（N）+97（m/s）

3、瑞利波探測技術(shù)在工程中的應用

3.1工作方案

本次工作采用Geode輕便地震采集系統(tǒng)在待測小區(qū)內(nèi)零星布置測點6個波速測試點（圖1），平面布置如下圖1。

3.2 探測成果分析

以1#瑞利波勘探點為例進行數(shù)據(jù)處理分析如下：

對原始面波記錄（圖2）進行頻散分析得到的結(jié)果如圖3所示的頻散曲線。由圖可知，優(yōu)勢面波頻率主要集中在13-38Hz，該點處相速度范圍大約在160-200m/s。并對該點地質(zhì)建模反演，該點處剪切波速度范圍大約在140-200m/s（圖4所示）。

0～0.4m：剪切波速189m/s，縱波波速378m/s，換算的標準貫入擊數(shù)8次，參考表1結(jié)果，從剪切波波速評價壓實度80～85%，壓實度等級為次;參考《巖土工程勘察規(guī)范GB50021-2001》根據(jù)換算的標準貫入擊數(shù)評價密實度為松散。綜合評價壓實度屬次級。

0.4～1.7m：剪切波速195m/s，縱波波速390m/s，換算的標準貫入擊數(shù)9次，評價方法同上所述，壓實度80～85%，壓實度等級為次;密實度為松散。綜合評價壓實度屬次級。

1.7～4.3m：剪切波速156m/s，縱波波速1463m/s，換算的標準貫入擊數(shù)5次，壓實度<80%，壓實度等級為差;密實度為松散。綜合評價壓實度屬差級。

結(jié)語：

在城市小區(qū)中對于常見的沉降問題，瑞利波探測法可以對地下地層進行較為精準的波速分層，并通過相關(guān)規(guī)范公式推算進一步得出剪切波波速、縱波波速、標準貫入擊數(shù)，從而獲得較為重要的土層密實度以及壓實度等參數(shù)，對于城市小區(qū)、道路等出現(xiàn)的沉降問題，具有實際指導意義。

參考文獻：

潘冬明.瑞雷面波頻散分析與應用[D].中國礦業(yè)大學，2009.

劉強.基于瑞雷波理論的公路無損檢測方法研究[D].長安大學，2010.

馬磊.瑞雷波測試技術(shù)在機場土石方工程中的應用研究[D].貴州大學，2008.