声波技术在地基工程评价中的应用.doc

声波技术在地基工程评价中的应用 报 告 简 本 一 概 述 地基工程的检测评价工作既是完善地基工程设计方法的关键性环节，又是进行施工、运行技术决策的重要依据。由于地基工程的隐蔽性、复杂性，采用直接检测方法往往具有难度大、成本高、数据差异大、准确率低、代表性差、检测周期长等缺点。 利用声波测试技术研究出一套准确、有效、便捷、完善的检测方法和系统，达到快速、有效地确定地基工程结构的力学特性，发现存在的隐患和损伤，从而评价地基工程的安全性和稳定性，对西部地区基础建设乃至全国的基础建设都具有重要的意义。 为此，交通部于2001年把“声波技术在地基工程评价中的应用”列为交通部西部交通建设科技项目（合同编号：2001-318-000-74），项目研究起止年限为：2001年10月至2004年04月。主要目的是通过项目研究，解决声波技术用于地基工程评价的一些关键技术，建立一套完整有效的地基工程评价声波技术，大大提高声波技术的应用水平。 1.1 研究的主要内容与思路 项目针对国内外研究现状，结合我国公路工程声波测试技术水平具体情况，主要从以下几方面展开研究： （1）声波法在地质初探中的应用 ☆声波在成层地基中传播规律研究 ☆软弱不良地基声波探测方法研究 ☆地基土石分界声波探测技术开发 （2）声波法在填方路基施工质量检测中的应用 ☆新型施工技术的施工质量声波检测及评价方法研究 ☆路基质量声波检测及评价方法研究 （3）地基工程声波检测评价方法 ☆声波检测信号分析处理方法研究 ☆声波检测方法和检测结果的规范化处理方法研究 项目主要技术经济指标如下： （1）提出声波法在地质初探中的软弱不良地基和土石分界的探测方法，完成该方法的计算分析程序。 （2）研究填方路基和新型工程措施的声波测试方法，并建立工程实用的系统测试方法。 （3）制订相应工程测试项目的操作指南或手册。 （4）通过声波测试技术完成实体地基工程测试5～10个，节约测试费用30%（与原方案相比）。 1.2 总体技术方案及措施 鉴于本项目研究的主要目的在于解决工程中的实际问题，同时必需要在声波测试在地基工程中的应用方面有所创新。因此，在技术方案上既要考虑解决工程实际问题又要考虑到技术创新。为此采用的总体技术方案如下： （1）调查研究制订项目研究大纲，完成关键专题的技术发展综述报告； （2）广泛选择有关路段进行各种声波测试和常规测试方法的对比分析，形成对比分析结果及测试方法使用及效果评价报告，为下阶段研究提供基本依据； （3）考察实体测试工程，并进行实体试验工程调查和必要试验测试，为制定试验方案奠定基础； （4）根据国内外情况及调查报告和调查结论，找出存在的问题，制定解决问题的方案； （5）进行模型试验，采用相似理论进行模型试验测试和模型试验相关问题的试验研究及理论研究，根据工程条件及解决的问题进行模型测试分析； （6）进行理论分析和数值模拟试验，并与模型试验结果进行对比分析； （7）进行工程试验综合研制各种分析及试验结果； （8）总结分析完成课题研究报告。 为顺利完成本项研究，课题组综合采用了传统与现代相结合的研究方法，采用了以下技术措施： （1）为确保项目研究的先进性并充分利用国内外已有的相关研究成果，课题组充分运用互联网上的资源，查阅了EI、SCI、CNKI等知名检索系统，并以此为基础完成了课题研究大纲。 （2）课题组调用了大量的人力物力对西部地区的地基工程测试、土石分界现场测试对比，收集了第一手的资料，从实际出发确定研究的主攻方向，确保研究成果具有实用性。 （3）利用声波仪、超声波仪等成熟仪器和方法进行了针对性理论和实际测试方法的研究。 （4）运用遗传算法、小生境技术、测试复信号分析技术等对路基模型进行概化，并综合运用信号学、图形学等原理推导了三维路堤结构对声波测试结果的影响。 （5）综合考察了国内外已有的声波测试分析软件平台，并根据各个平台的优缺点进行了深入的调研分析，开发了具有自主知识产权的MASW系统，首次在我国实现了泛音法和遗传算法的结合。该系统利用遗传算法的自动实现功能，可以进行大量数据的自动处理工作，避免的传统人工拟合的不准确和重复劳动，将大大的提高测试工作效率。选定VC作为开发语言，保证系统的先进型和用户维护的简易性。 以上技术措施的综合运用，确保了整个研究顺利开展和研究成果的先进性和创新性。 1.3 研究成果及创新点 通过本项目的研究，取得了以下几方面的进展或成果： （1）通过数值模拟，结合自主开发的面波信号处理分析系统（MASW）系统的分析了不同情况下软弱不良地层的时域波形和频散特征。 （2）提出了软弱不良地层的界定标准，为工程中辨别软弱不良地层提供了指导依据。从时域、频域和云图三个阶段分析了软弱不良