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瞬态瑞雷波法在强夯地基检测中应用 　　摘要：利用瑞雷波的频散、传播速度与岩土物理力学性质的相关特性，应用于强夯地基质量工程效果的检测，结合钻探取样、标贯及土工测试，证实了该技术方法针的有效性，其检测结果为地基加固处理提供了技术依据。 　　关键词：瑞雷波法；强夯地基；检测应用 　　 　　中图分类号： TU433 文献标识码： A 文章编号： 　　 　　1 瑞雷波的传播特性 　　在地面垂直激振将产生弹性波。当弹性波到达波阻抗分界面上时，会产生反射、折射现象，同时产生界面波。我们将沿自由表面传播的波称做表面波，其中必有瑞雷波(R波)，它是沿介质自由表面传播的面波，其特点是，质点在通过传播方向的垂直面内沿椭圆轨迹作逆时针运动，其椭圆长轴垂直于介质表面，长短轴之比大致为3:2，振幅在自由表面下不太深的某一部位可达到最大值，然后随深度呈指数函数h-1急剧衰减，传播速度略小于横波(S波)（VR=(0.874-0.956)Vs），但在水平方向衰减很慢。 　　在均匀弹性介质中，瑞雷波速度是常数，激发频率f、速度VR、和波长λ的关系为λ=VR/f。在非均匀弹性介质中，同频率的振动按不同的速度传播，一定的频率对应着一定的波长，即对应一定的地层深度，这就是瑞雷波的频率(深度)一速度频散特性：当瑞雷波在传播过程中遇到波阻抗界面(速度分界面、密度分界面)时，其频散曲线将会发生畸变，据此达到探测地下不同波阻抗界面的目的。 　　理论研究表明：瑞雷波在非均匀介质传播时具有频散特性，其能量主要集中在地表以下一个波长的深度内，并且约67%能量集中在1/2波长的深度内，这一特性为利用瑞雷波进行表层分层勘探提供了依据。这说明某一波长的瑞雷波传播速度主要与深度小于λ/2的地层物性有关，于是提出用一定波长的瑞雷波速来近似表征深度小于λ/2地层物性的设想。这一设想得到跨孔地震测量和地震波速测井的佐证，即某一波长(λ)的VR可以近似反映λ/2深度地基的岩土物理力学性质。因为其勘探深度h约为半个波长，h=λ/2=VR/2f，瑞雷波的频率越低，勘探深度越大。当地下地层在深度λ/2以内变化时，能够影响瑞雷波传播速度(VR =λ/f)发生明显变化，即瑞雷波??频散特征变化，利用此特征变化就可以划分不同的地层界面，确定地下地层变化的分布范围及埋藏深度。 　　2 检测方法和技术 　　许多科研资料表明，横波(S波)与岩石物理力学性质的相关程度更加密切，这是横波测试技术应用于工程勘探的物理基础。而横波往往在钻孔中进行测试，相比面波检测其效率低、成本高。横波波速Vs与瑞雷波波速VR 之间有关系式： 　　 　　 　　而瑞雷波波速VR与横波波速Vs及纵波波速VP有下列关系： 　　 　　 　　其中：μ为泊松比，Vpw为纵波波速。 因此，只要测得地层的瑞雷波波速，便可利用上述关系式转换为横波波速和纵波波速，从而得到所测地层的其他岩土物理力学指标。 　　标准贯入试验锤击数N值，可对砂土、粉土、粘性土的物理状态，土的强度、变性参数、地基承载力、单桩承载力、砂土和粉土的液化、成桩的可能性等作出评价。国内外研究资料表明，锤击数N63.5与瑞雷波波速VR呈指数相关关系即：N63.5=aVRb。 据此，采用瑞雷波法进行岩土地基处理工程检测提供了理论依据。 　　瑞雷波测试多采用瞬态激振方式，相对稳态激振方式，激振设备轻便，成本低、效率高，完全满足强夯检测的需要。为了获得不同深度处的土层波速，要求震源能产生各种频率成份的波， 即采用不同大小的铁锤敲击地面作震源。同时选择适当的震源距和道间距。当测试浅层土体的波速(λ较小)应采用小铁锤产生高频信号并采用小间距。相反，当需测试深层土体的波速(λ较大)宜采用大铁锤产生低频信号并作较大间距，也可采用63.5Kg标贯锤冲击地面为了获取较强的瑞雷波信号。无论采用那种激振形式，都要近可能保持每次激振因素相同，即激振高度、敲击力量、敲击速度应相同；若采用铺设垫板方式，锤头应锤击垫板中心部位。 　　检测前应进行仪器通道和检波器的一致性检查，同一排列检波器之间的自然频率差不大于0.1Hz，灵敏度和阻尼系数差不大于10%；可根据检测深度要求，利用f= VR/λ和H≈1/2λ估算选用的检波器频率，瑞雷面波频率低的特点，应尽量选择自振频率低的检波器，不可用反射波法的检波器代替。当测试深度大，试验频率低，则可选用4 Hz自振频率检波器，检波器记录信号频带，最好通过试验测试得到。 　　观测参数主要为偏移距、道间距、接收道数的选择。大多数测量者往往按仪器通道数和固有大线的卡口距离不加选择地使用。但这样采集的信号质量时好时差，对有些研究区可能适合，有些研究区就不适合。因此，为了使信号的有效波能较好地识别，在正式勘测前对上述各参数通过试验和计算确定，作到心中有