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

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。

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

4、R21(f)

5、(3)(3)由R21(f)得Δφ(f)。(4)用Vr=2πfΔX/Δφ，计算不同频率的

6、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

7、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

8、～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

9、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