张辉 秦伟
中航勘察设计研究院有限公司 北京 100098
摘要：根据面波的测试原理及测试方法，主要分析了瑞雷波检测结果在含块石的新进高填方强夯地基处理中的应用。面波检测数据对强夯地基的有效加固深度及场地的均匀性进行了评价。
关键词：瑞雷波；地基检测；效果评价
前言
强夯法是地基处理中比较常用的方法之一。该方法适用范围较广，施工效果明显，过程比较简单，费用相对较低，它不仅能提高地基土的强度，而且还能降低其压缩性。此类地基采用面波检测，可以对场地的均匀性及有效加固深度进行评价，还可以提供地基强夯后的有关参数。此方法能全面、直观和快速的检测强夯地基加固效果，提高强夯地基施工质量，缩短检测周期。因此，面波测试在强夯地基检测中得到了广泛的应用。
1 瑞雷波测试原理及测试方法
瑞雷波是一种沿介质自由表面传播的弹性波，其特有的传播规律反映了传播途径中所涉及介质的弹性参数。岩土的瑞雷波传播速度与剪切波的传播速度基本相同。对于岩石，两波速误差不超过8%，对于土体只有4%左右差异。因此，利用它们的相关性，瑞雷波勘探技术作为一种新兴的岩土原位测试方法，在近年来得到了迅速的发展。
1.1 测试原理
瑞雷波测试过程中，当在地面进行竖向激震时，将产生面波沿地表传播，假设面波的传播速度为VR，频率为F，则波长为VR/F。理论研究表明，面波的能量主要集中在地表以下一个波长的深度范围内，即面波的穿透深度约为一个波长，也就是说穿透深度与波长λＲ成正比，而传播速度ＶＲ代表着λＲ／２深度以上介质的平均速度，因而勘探深度Ｈ确定为半个波长。由于面波在多层介质中具有频散性，所以当改变激发频率ｆ时，面波传播速度ＶＲ和勘探深度Ｈ都将发生变化，然后根据不同深度的面波速度就可推算出不同深度介质的性质，从而达到试验的目的。
1.2 测试方法
瑞雷波法采用CSB24型地震仪及配套电缆和检波器进行野外数据采集。面波检测点均采用2.0米的道间距，偏移距6.0米不等，采样点数为1024点，采样时间间隔为0.2ms，震源采用22磅大锤，锤击垫板，单边激发。
2 工程概况及地基处理方案
2.1 工程概况
本场地位于重庆市两江新区，原为典型构造剥蚀浅切丘陵地貌，区内浅丘较发育，丘陵之间相对低洼处为耕地或水田、鱼塘等。
强夯区域地层上部为人工素填土及部分坡残积粉质粘土，下部为泥岩和砂岩。填土由爆破削山破碎的强风化、中风化岩石回填，主要由开山挖掘出的砂岩和泥岩碎块组成，碎块含量一般在80%以上，局部夹少量粘性土，碎块一般粒径为60-400mm，最大粒径达1米以上。
场地内主要为第四系松散岩类孔隙水和基岩风化裂隙水，地表水、地下水均对岩土体的影响小。
2.2 地基处理方案
本区域填土厚度约为20m，地基处理方案为：强夯处理方式为三遍点夯，一遍满夯，其中第一、第二遍点夯单点夯击能均为10000kN.m，第三遍点夯单点夯击能为3000kN.m，满夯能量为1500kN.m。第一、二遍夯点按照10m×10m均匀布置，且两遍点夯交叉；第三遍点夯位于前两遍夯点之间；满夯搭接不小于1/4。
3 面波检测强夯地基的结果的应用
瑞雷波勘察数据处理是从野外采集的多道地震数据，进行依次坏道剔除、滤波、频谱分析、能量分析、层位分析、提取频散曲线，最终得到各检测点的瑞雷波速。
图1 多道瞬态瑞雷波勘探数据处理流程图
3.1 资料整理
根据表3-1可知夯后瑞雷波速较夯前瑞雷波速略有提高，根据面波检测结果分析判定，在本强夯施工参数的情况下，强夯的影响深度为10m左右。
表3-1 试验区强夯前后瑞雷波波速对比表
图6、TB1’频散曲线图 图7、TB2’频散曲线图
3.2 数据分析
因为R波是弹性波，数值大小反映出弹性介质传递波的能力，是衡量评价填土介质的一个特征指标，它与静载荷试验和N120等物理检测指标的实质有所不同。结合载荷试验数据以及超重型动力触探N120数据分析可知，强夯后填土的力学性质得到了有效改善。
比较强夯前后面波波速，如表3-1所示，强夯后出现了R波0~1m范围内强夯前瑞雷波波速平均为146m/s，夯后瑞雷波速度平均为188m/s，夯后瑞雷波速较夯前有较明显提高；1~4m范围内夯前瑞雷波波速平均为170m/s，夯后瑞雷波速度平均为244m/s，夯后瑞雷波速较夯前有明显提高；4~8m范围内夯前瑞雷波波速平均为189m/s，夯后瑞雷波速度平均为223m/s，夯后瑞雷波速较夯前有较明显提高；8~10m范围内夯前瑞雷波波速平均为207m/s，夯后瑞雷波速度平均为218m/s，夯后瑞雷波速较夯前瑞雷波速略有提高。
4 结语
面波测试在强夯地基检测中是一种非常便捷、高效的检测手段，它经济合理、技术可靠、适用性广，不仅可以检测大范围的地基加固效果，还可以提供加固深度等重要参数，因此，面波测试是一种非常经济有效的动态检测方法，它将在我国的工程建设地基强夯检测处理中有广阔的应用前景。
参考文献：
[1] 吴福良，耿光旭，仲伟周，瑞雷波在地基强夯检测中的应用，西安交通大学学报，2003年4月第4期
[2] 高文信，瑞雷波检测技术在强夯块石地基中的应用，云南地质，2014年第2期
[3] 王桂福，刘新文，瑞雷面波在基础强夯效果检测中的应用，人民长江，2009年8月第15期
[4] 姚成华，曾建华，杨天春，地基强夯中的瑞利波研究及检测应用，西部探矿工程，2008年第12期
论文作者:张辉,秦伟
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/16
标签：地基论文; 波速论文; 深度论文; 测试论文; 平均论文; 介质论文; 范围内论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;