瑞雷波在地基测试中的应用ppt课件.ppt

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1、瑞雷波在地基测试中的应用耿光旭摘要本文介绍了瑞雷波法的基本原理以及笔者近年在地基测试方面的综合应用。主要内容有：1、地层探测，包括天然地基分层、人工处理地基（如填石层）探测，水库大坝探测，地下洞穴的探测等；2、地基处理效果的检测，包括强夯地基、强夯置换块石墩、碎石桩、搅拌桩检验等，主要是评价其承载力、模量、加固深度、判别砂土液化等；3、边坡挡墙的检测，包括挡墙的厚度、砂浆的饱满度、填土的密实度、地基承载力的检验等，配合其它方法对挡墙进行验算。前言瑞雷波法作为一种工程地球物理新技术在地基勘察设计中具有较传统原位测试更快捷、形象直观的特点，甚至在特定条件下可以弥补钻探的不足

2、，通过类比提供地基承载特性的参数，评价地基处理的效果。本文在介绍了该方法原理的基础上，通过笔者在深圳及周边地区的应用实例说明该方法的应用效果。方法原理瑞雷波是一种面波，最早由英国数学家瑞雷(Rayleigh)于1887年提出，它在介质的自由界面附近传播，其形成与传播直接与介质的物理特性有关。在二维空间中，瑞雷波传播时，其介质的质点振动图象是逆时针的椭圆形，椭圆的长轴垂直于自由界面，短轴与波的传播方向平行，长轴约为短轴的1.5倍，在三维空间有同样的情形。瑞雷波就是靠这种形式的质点振动及质点与质点间的相互影响传播的。由弹性力学，在假定没有外力的情况下，各质点位移分量所满足的

3、一般运动方程以下式表示：可得纵波方程：及横波方程：自由表面处，满足边界（z=0）应力为零的条件。此时有瑞雷波的位移解：瑞雷波传播的速度与横波波速的关系（μ为泊松比，当μ=0.2～0.4时）：研究证明：瑞雷波能量主要集中在地表下一个波长的范围内，而传播速度代表着半个波长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。设瑞雷波的传播速度为Vr，频率为fr，则瑞雷波的波长λr为λr＝Vr/fr当速度不变时，频率越低，测试深度就越大。瑞雷波法是利用瑞雷波的上述运动学特征和动力学特征来进行工程地质测试的物探方法。瑞雷波有三个与被测地层有关的主要特征：

4、在分层介质中，瑞雷波具有频散特性；瑞雷波的波长不同，穿透深度也不同；瑞雷波的传播速度与介质的物理力学性质密切相关。测试方法瑞雷波测试方法一般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；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。工作原理图:应用介绍1、地层探测，包括天然地基分层、人工处理地基（如填石层）分层，水库大坝探测，地下洞穴的探测等；2、地基处理效果的检测，包括强夯地基、强夯置换块石墩、碎石桩、搅拌桩检验等，评价其承载力、模量、加固深度、判别砂土液化等。3、边坡挡墙的

5、检测，包括挡墙的厚度、砂浆的饱满度、填土的密实度、地基承载力的检验等，配合其它方法对挡墙进行验算。3.1.1道路勘察（1）由于道路勘察中通常详勘钻孔间距50～80m，对于地处丘陵地貌的深圳，往往两孔之间存在软弱填土层，为控制填土层的处理范围，我们对多条道路的软弱填土层厚度进行了瑞雷波探测。根据钻探已发现有软弱填土的区段进行布点测试，通过波速分析整理确定道路区域内需要换填的软弱填土层厚度。某路基的实测频散曲线钻孔地质柱状图探测结果图1为该路基的实测频散曲线，图2为该点附近的钻孔柱状图。根据钻探已知资料，我们判定该点1.6米以上为回填土，其下界面对应波速180m/s，故我们

6、已180m/s为控制标准，若所测土层波速＜180m/s，则该层应作处理。根据以往经验及工程载荷试验对比资料，若波速≥180m/s，其地基承载力在160kPa以上，即可作为道路路基使用，不需作开挖换填或其他方式处理。3.1.2填石厚度探测由于深圳填海软基处理工程的需要，我们必须对填海区的填堤围堰工程进行了瑞雷波法探测。其目的是了解围堰填石层厚度及其下伏软弱层厚度。根据填石及下伏软弱淤泥的波速传播规律，我们确定填石层波速随深度逐渐增大，如果下伏有软弱淤泥层，则在波速频散曲线图中会出现波速变小的拐点。下伏软弱淤泥层底面为下伏基岩，此界面处波速又会增大。深圳某填海工程瑞雷波频散

7、曲线之一深圳某填海工程瑞雷波频散曲线之二该工程围堰瑞雷波探测断面图深圳某海堤施工现场该海堤滑塌的现场对该堤进行瑞雷波检测的实况检测的成果之一珠海某填海工程检测实况山边薄填土地段的代表性瑞雷波曲线海边厚填土地段的代表性瑞雷波曲线填石厚度分布图淤泥厚度分布图由于该场地主要为海边的开山填石（个别地段有淤泥），钻探取样及其困难，采用瑞雷波法行之有效。我们在此基础上对场地进行分区强夯，并用推算模量按地基基础规范进行沉降预测。香港某边坡检测情况香港边坡检测现场瑞雷波勘探成果香港某边坡检测验证图3.1.3大坝检测深圳是现有大小水库几百个，其中相当一部分