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摘要：目前对路基压实度的检测方法主要为地基系数K30、灌砂法、环刀法和动态变形模量Evd等，此类方法操作简单、试验快捷，然而检测深度有限、测点不连续，难以对路基压实度进行整体评价。利用瑞雷面波的频散和分层特性，采用连续布置测线和多道检波器排列滚动探查，可实现对路基本体压实度和路基基底异常的一次性、连续性和均匀性检测，工程应用效果突出。
关键词：多道瞬态瑞雷面波；路基填筑；压实度；检测
1、前言
地基系数K30和动态变形模量Evd试验是目前检测路基压实度最常用的方法，灌砂法和灌水法目前已较少采用，环刀法需要现场取样后在试验室完成测试工作，以上方法中选取检测断面和检测点有一定的随意性，且需根据路基回填进度进行分层逐断面检测，检测频次高，受现场工况条件和填料均匀性影响较大，因此需对检测数据的离散性进行分析，而且检测数据相互孤立，难以有效反映路基压实的连续性。
瞬态瑞雷面波方法有效的解决了该问题，通过物探测线的连续布置和多道检波器的滚动排列，实现了连续性检测，基于瑞雷面波的频散特性和波速特点，可有效定性分析路基的分层碾压和填筑效果，由于面波探测深度较深，不仅能对路基本体压实度进行有效检测，还可对基底异常进行反馈，同时受现场条件干扰较小，采集的数据信息量丰富，信噪比高，操作简单，数据解释简单直观，是路基压实度检测的新趋势。
2、检测原理
面波属于地震波的范畴，具有浅层信噪比高、能量大、衰减慢和主要在介质自由表面传播等突出特点。一般情况下，在均匀半空间弹性分层介质中，表面在受到震动时将产生横波（S波）、纵波（P波）和横波纵波干涉形成的面波（R波），因此，面波主要以椭圆形式在垂直平面内逆时针滚动传播，且面波能量占到单次瞬态激震能量的67%。
对于工程上常用路基填料而言，泊松比一般为0.4~0.49，故VR≈VS，因此可以通过横波波速求取面波波速，二者关系为：
4.2 现场测试
采用WZG-24A工程地震仪、4Hz检波器、2米间距电缆线和覆盖开关，激震系统为大锤和锤击板。偏移距5m，道间距1m、点距10m、采样间隔0.5ns、叠加次数2048。采用纵向布线连续测量的方式，由于是单线铁路，在路基中线布置1条测线，24道检波器接收，每个排列检测结束后，依次将前12道检波器向前滚动，固定偏移距滚动采集。
4.3 数据处理
1、回放野外采集记录,对非正常道进行处理，数据格式转换。
2、按照测线对记录进行组合，并建立观测系统。
3、按照共中心点（CMP）抽道集，或者按共炮点记录集合。
4、对各个道集记录进行τ-p变换，在F-V域拾取相速度曲线。
5、按测线对频散曲线模型初始化，非线性最小二乘法进行反演得到面波层速度。
6、绘制出各个测点频散曲线成果图，绘制整条测线的波速剖面图。
4.4 成果解释
瑞雷面波宜用于整体、宏观和连续的评价，不宜用单个、孤立测点的探查结果进行评价，其用于路基压实度检测主要利用频散曲线和速度剖面特点，借助单点面波频散曲线的曲线形态和速度值，对该点的纵深方向面波速度分析、有无低速段，进而了解该点纵深方向路基填筑有无松散等不良体，当频散曲线形态光滑、无回折、离散等则表示该点路基纵深方向填筑质量无软弱段（层），质量合格；利用面波速度剖面的面波分布状况，可了解面波在测线方向的变化情况，有无相对低速段，在填筑结构相同时，当面波速度分布不均，则认为路基填筑相对松散；当面波速度分布均匀，则认为填筑密实。
路基填筑深度范围内，瑞雷波速度值在240-480m/s范围内，说明整体压实度很好，但局部存在低速异常区，红色虚线部分（XDK7+902-XDK7+ 912深度0-1.5m、XDK7+980-XDK8+000深度0-1.5m、XDK8+040-XDK8+ 060深度0-2.5m）为路基填筑中的低速异常区，表明密实度较差，黄色点划线部分（XDK7+920-XDK7+940深度至15m、XDK7+983-XDK8+017深度至15m、XDK8+050-XDK8+062深度至15m）为路基基底相对低速区域，主要为基岩起伏形成，反映了基岩和土体的速度差异。路基填筑深度范围内，瑞雷波速度值在260-460m/s范围内，速度值较大，沿测线（水平）方向，速度分布比较均匀，纵深向速度逐渐变大，分布也比较均匀，没有发现明显的低速度的区域，说明路基填料均匀、压实均匀、压实度较好，符合设计要求，底部低速区为深部岩溶反映。
5、结论
1、多道瞬态面波的方法特性与路基的工程特性、检测需求相吻合，可建立地基系数K30、动态变形模量Evd和动力触探的相关关系，从而为定性和定量分析提供了理论和实践依据。
2、通过开挖验证，低速异常区主要为填料不密实或存在孤石等，证明了面波波速异常区和路基填筑质量的对应关系，从而说明使用该方法检测路基压实度在工程上是可行的。
3、该方法具有探测深度大、分辨率高、连续性强、数据解译方便和成果展示直观等特点，同时在岩溶发育地区具有更为突出的优势，可在。
参考文献
[1]李嘉,董海文.瞬态瑞雷面波法在路基压实度检测中的应用[J].中南公路工程,2006(3):8-10.
[2]中华人民共和国铁道部.JGJ/T143-2004.多道瞬态面波勘察技术规程[S].北京，2004.
[3]李青山，张献民，李红英.路基压实度的瞬态瑞雷波检测法[J].河北工业大学学报，2003（10）：27-30.
[4].娄晓龙.瑞雷面波法在路基压实度检测中的试验研究[J].公路交通科技,2006[5]:66-68.
作者简介
申耀伟（1983-）男，河南驻马店人，工程师，中国地质大学（武汉）地球探测与信息技术专业博士研究生在读。
论文作者:申耀伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/9
标签：路基论文; 压实论文; 波速论文; 深度论文; 检波器论文; 速度论文; 散曲论文; 《基层建设》2017年第11期论文;