瑞雷波法在强夯地基检测中的应用

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1、瑞雷波法在强夯地基检测中的应用耿光旭胡晓光(深圳市地质局深圳518031)1前言强夯法是一种十分经济有效的地基处理方法。它不仅能提高地基的强度并降低其压缩性，而且还有改善其抵抗液化的能力。在沿海地区，填海工程和低丘整平地基处理中，大量使用强夯法。强夯地基的承载力及在强夯效果的检测中十分重要。本文通过瑞雷波法的理论探讨以及多个工程中与压板试验、钻探标贯、室内土工试验的对比，证明瑞雷波法不仅可以检测出强夯地基加固深度、影响深度，而且可以推测出地基承载力和变形模量。2瑞雷波检测原理瑞雷波法是一种利用瑞雷波的运动学特征和动

2、力学特征来进行工程质量检测及工程地质勘察的地球物勘探方法。2．1瑞雷波与工程质量检测在自由界面(如地面)上进行竖向激振时，均会在其表面附近产生瑞雷波，而瑞雷波有3个与工程质量检测有关的主要特征：(1)在分层介质中，瑞雷波具有频散特性。(2)瑞雷波的波长不同，穿过深度也不同。(3)瑞雷波的传播速度与介质的物理力学性质密切相关。研究证明，瑞雷波能量约占整个地震波能量的67%，且主要集中在地表下—个波长范围内，而传播速度代表着半个波长(/2)范围内介质震动的平均传播速度。因此一般认为瑞雷波法的测试深度为半个波长，而波长与

3、速率及频度有如下关系：设瑞雷波的传播速度为Vr，频率为fK，则波长为=Vr/fK当速度不变时，频率越低，测试深度就越大。瑞雷波检测方法分为瞬态法和稳态法两种。这两种方法的区别在于震源不同。瞬态法是在激震时产生一定频率范围的瑞雷波，并以复频波的形式传播；而稳态法是在激震时产生相对单一频率的瑞雷波，并以单一频率波的形式传播。我们在强夯检测项目中采用的是瞬态瑞雷波法。现场数据采集采用纵排列接收瑞雷波。首先做现场试验，根据场地情况，选择合适的工作参数，如偏移距、道间距、记录长度、采集间隔等。2．2室内资料处理主要内容(1)

4、对道间波形进行互相关(2)(2)对r21做Fourier变换，得R21(f)＝

5、R21(f)

6、(3)(3)由R21(f)得Δφ(f)。(4)用Vr=2πfΔX/Δφ，计算不同频率的瑞雷波速。(5)绘制瑞雷波频散曲线。4(6)根据频散曲线计算分层速度与深度。3工程实例3．1基本概况1997年至1999年我们在深圳、珠海及其珠江三角洲地区进行了数十例强夯复合地基检测工作。检测总面积达30余万m2。其强夯目的是进行填土地基处理，主要为港口码头，核电站、飞机场、工业厂房、民用建筑服务。地基基岩主要有花岗岩、大理岩、砂岩、混

7、合岩等。填土主要有素填土、杂填土、块石、冲洪积粉质粘土、残积粘土、强风化岩等。填土深度范围0.5～18m左右，强夯能量为1000kNm～6000kNm，夯点间距3～5m，等边三角形布置，夯锤直径1.5～2.5m，一般为普夯二遍，满夯一遍，夯后进行振动碾平，设计承载力一般要求为180～250kPa。压缩模量Es一般要求为6.0～8.0MPa，变形模量Eo一般要求为18～30MPa。强夯复合地基上往往使用浅基础，对地基的均匀性和有效加固深度十分敏感。3．2检测方法考虑到强夯后超净孔隙水压力消散时间，一般情况下在强夯结束

8、后3～4周，我们进场检测。检测方法主要有瑞雷波法、静载试验法、以及钻探标贯和其他原位测试方法。首先进行瑞雷波法，通过大范围的快速测试，掌握地基承载力分布情况、地基均匀性以及强夯加固深度、影响深度范围。在此基础上，寻找其相对薄弱部位，用二种以上的传统方法进行验证。其一为大压板试验，底板面积为2×2m2～3×3m2，以便了解较深范围地基土的承载力和变形模量，其二为钻探取土标贯，填土中每2m取一个土样，每1m进行一次标准贯入试验，以掌握垂直方向的地基承载力分布情况，强夯加固深度和影响深度。后二种方法主要是对前一种方法进行

9、验证，对比分析该场地的瑞雷波速和地基承载力的相关关系。瑞雷波法按格网式分布，重点穿过拟建建筑物基础的主要特征受力部位，一般测线间距取5～6m，测点间距取2m左右，兼顾强夯墩上和墩间分布，偏移距取2～6m(场地越硬，可取大些；越软，取小些)。震源30～50kg锅底锤，检波器自振频率4～28Hz，仪器记录时间长度取200～2000ms。3．3实例现以深圳市中兴花园为例说明，该场地为山沟填土整平形成，测试区域填土深度约15m，强夯能量为6000kNm。本场地先后做了瑞雷波法，钻探标贯试验和3m×3m大压板静载试验。图2为

10、该场地的瑞雷波测试原始记录。该记录偏移距4m，道间距2m，32kg锤1.54m高自由下落激发，记录波形规则，背景安静。图3为该记录经计算机处理后所得的频散曲线。由图可见，瑞雷波频散曲线规则，拐点清楚。0~2m深度范围内，波速为260m·s-1，3～6m波速220m·s-1，6～9m波速为200m·s-1，9～16m波速为190～205m·s-1。解释加固深度