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282 第三届全国公路科技创新高层论坛论文集(上册) 适用于均匀填料其试验结果对填料的 危险性大在高速公路粗粒土路堤填筑中的应用研究 杜建国1 光同文1 朱德玉1 刘松玉2 李仁民2 (1．安徽滁宁高速公路有限公司 滁州 239000；2．东南大学岩土工程研究所 南京210096) 摘要：本文介绍了SASW法的基本原理和测试方法，应用SASW法评价高速公路煤矸石填筑路堤、土石 混填路堤、填石路堤的压实效果，并与传统的干密度测试、沉降差测试结果进行了对比分析。三种粗 粒土填筑路堤的剪切波波速与干密度测试、沉降差测试成果相当吻合，说明SASW法是一种评价粗 粒土路堤填筑质量有效方法。根据试验结果，建立了剪切波波速和干密度之间的关系式，并在粗粒 土路堤填筑质量控制中得到应用，取得了较好的经济效益。 关键词：SASw法土石混填填石路堤蝶矸石 高速公路压实 0引言 瑞利波测试技术(SASW法)作为一项原位测试方法在国内外工程界受到越来越多的重视。根据激振 方法的不同，该方法分为稳态和瞬态两种。所谓SASW法是利用瞬态激振时产生频率丰富的瑞利波，通过 频谱分析，来确定传播介质的特性，因此该法又称为表面波频谱分析法(Spectral Analysis of Surface Wave)。我国自20世纪80年代开始研究，十几年来，SASW法在许多工程中得到了应用和发展。本文主要 介绍SASW法的基本原理与测试方法，应用SASW评价煤矸石填筑路堤、土石混填路堤、填石路堤的填筑 压实效果。通过现场试验研究，给出了实测干密度Pd与剪切波速v。的相关关系。 1 SASW法的原理与方法 (1)瑞利波传播特性 在瞬态激励下，地面将产生反射波、折射波、面波等扰动渡，其中面渡能量最强，约占传播总能量的 67％。瑞利波的实质是纵波与横渡垂直分量在界面附近迭加放大，它能量大、传输速度低(V。Uv。)、频 率低(可以低于0．01Hz)、衰减慢，因而信号易于提取I瑞利波的能量差不多只集中于一个波长^。左右的范 围内，即在一定的深度范围内，可以选择一定的波长^。，其速度提供的信息，只在一个波长范围内，这对工程 测试，深度不大时(一般在数10m范围内)，显然是极为有利的；瑞利波的另一重要特征是当瑞利渡在均匀介 质中传播时，无频散特性。但是当瑞利渡在非均匀层状介质中传播时，不同频率的瑞利波其传输速度是不同 的，这种频傲特性为将其应用到工程实践中提供了重要前提条件。 (2)SASW法基本原理与方法 ?。。 现场测试方法如图1所示。 I鱼垦塑塑塑!P2“爿型萼!!些纠 瑞利渡沿地面传播，其穿透深厦约为一个波长，同一^r的瑞利厢面i嗣』燮坌盟商渡传播特征反映了介质性质在水平方向的变化情况，而不同土。则r1 一反映了不同深度的地下情况。在地面上沿瑞利波传播方向以一定恃感器2自 ’』 仁4“ 的道间距△工设置(N+1)检波器，就可检测到(N△z)长度范围内的二_上—二—L—竺—L 传播过程。设瑞利波的频率是^，相邻检波器的时差为出，相位差 圈1表面波谱分析法原理图 适用于均匀填料其试验结果对填料的危险性大在高速公路粗粒土路堤填筑中的应用研究 283 为△≠，则相邻道△z长度内 V，一Ax／At或V，一2n^△z／△≠ (1) 测量范围(NAx)内平均波速为： 妒，=!：垒墨或v，一2。^N△z／∑N△虫 (2) ∑出 一1 f2】 在同一地段内测出一系列工对应的y。值，就可以得到V,-f频散曲线，曲A，一V。／f，将该曲线变换成 Ud，曲线。这种曲线与地下地质条件密切相关，通过对频散曲线进行反演分析，就可得到地下某一深度范 围内的地质情况及地层速度结构。 瑞利波速V，与剪切波速V。之间有关系式：V，坠盟掣=V。 (3) 1 p 式中：F——泊松比，而剪切波速与岩土动力学参数、工程性质密切相关，因此可以通过瑞利波确定各种工程 力学参数，克服了以前跨孔法、反射波法的不足。 瞬态瑞利渡资料处理和解释系统一般流程如图2所示。 图2数据资料处理流程图 2 SASW法在粗粒土路堤填筑中的应用 2．1粗粒土路堤填筑 粗粒土填筑路堤由于粗粒料含量高，填料的压实特性、力学特性等基本由填料中的粗粒部分决定。长期 以来，公路部门对填方材料的压实特性、检测标准的试验和研究都是建立在细粒土基础上，有关粗粒土填筑 路堤的压实特性和检测标准方面的试验和研究极其薄弱。现行的公路路基设计与施工技术规范口][23中规 定，检测规定使用重锤夯实时，锤击不再发生下沉，发生弹跳时为止，或规定以12t振动压路机进行压实试 验，当下压层顶面稳定不再下沉(无轮迹)时可认为路堤达到了密实状态。铁路路基施工规范中采用现场简 易鉴定，亦即“锹挖困难，用撬棍方能使之松动”。由于规范检测方法没有一个量化的标准，使该规定缺乏可 操作性。本文将