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        瑞利波探測(cè)在城市小區(qū)基礎(chǔ)壓實(shí)度和密實(shí)度評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

        2020-12-28 07:00:06文德寶燕軻

        文德寶 燕軻

        【摘要】在城市淺地層環(huán)境變化后,自身發(fā)生不均勻沉降,會(huì)對(duì)地面上方的建筑物帶來(lái)重大安全隱患,其中建筑地基基礎(chǔ)壓實(shí)度是施工中質(zhì)量控制的主要指標(biāo)之一,壓實(shí)度傳統(tǒng)方法是通過(guò)檢測(cè)土基干密度ρ與室內(nèi)求得的最大干密度ρ0之比。目前瑞利波技術(shù)對(duì)路基壓實(shí)度檢測(cè)成為主流無(wú)損檢測(cè)技術(shù),該方法快速高效,經(jīng)多年實(shí)踐總結(jié),該方法與常規(guī)檢測(cè)手段檢測(cè)結(jié)果一致,對(duì)于不均勻沉降地區(qū)的基礎(chǔ)評(píng)價(jià)具有較好指導(dǎo)意義。

        【關(guān)鍵詞】瑞利波;頻散分析;壓實(shí)度;密實(shí)度

        1、前言

        隨著時(shí)代發(fā)展,我國(guó)家城市建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大,各種建筑體交縱錯(cuò)雜,很多工程在建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)相互干擾,相互影響。例如管線問(wèn)題影響著各類工程建設(shè),城市軌道建設(shè)對(duì)周?chē)ㄖ斐蓢?yán)重干擾,造成周?chē)ㄖ锊痪鶆虺两?。如何采用?zhǔn)確高效的勘測(cè)方法進(jìn)行不均勻沉降地區(qū)的基礎(chǔ)評(píng)價(jià)是至關(guān)重要的。

        瞬態(tài)瑞利波探測(cè)技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)工程物探技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)速度快、效率高,檢測(cè)深度可達(dá)15m以上。目前瑞利波技術(shù)對(duì)路基壓實(shí)度檢測(cè)成為主流無(wú)損檢測(cè)技術(shù),經(jīng)多年實(shí)踐總結(jié),該方法與常規(guī)檢測(cè)手段檢測(cè)結(jié)果一致[1]。

        2、瑞利波探測(cè)技術(shù)

        2.1工作原理

        利用瑞利波法測(cè)試路基的壓實(shí)度,主要利用其兩種特性:一是利用分層介質(zhì)中瑞利波速度的頻散特性劃分層位,并計(jì)算出各層的瑞利波速度值;二是利用瑞利波傳播速度與介質(zhì)密度的相關(guān)性即用已求得的各層瑞利波速度值與密度值的相關(guān)關(guān)系,計(jì)算各層的壓實(shí)度[2][3]。

        2.2瑞利波與壓實(shí)關(guān)系

        鑒于瑞利波的頻散特征,可以建立瑞利波速與介質(zhì)密度的關(guān)系模型:

        式中Vp,VR分別為縱波速度、瑞利波波速;E,G分別為彈性模量、剪切模量;σ為泊松比;ρ為密度。

        通過(guò)對(duì)試驗(yàn)點(diǎn)做頻散曲線,對(duì)密度與波速的做回歸分析,得出壓實(shí)度與瑞利波速等級(jí)關(guān)系表,如下表1 壓實(shí)度與瑞利波速等級(jí)關(guān)系表。

        2.3規(guī)范定義的密實(shí)度

        標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)( N)和剪切波(Vs ),存在一些定量關(guān)系,定量公式由Imai and Tonouchi (1982)提出,關(guān)系式定義如下:

        Log10(Vs)=0.314*Log10(N)+97(m/s)

        3、瑞利波探測(cè)技術(shù)在工程中的應(yīng)用

        3.1工作方案

        本次工作采用Geode輕便地震采集系統(tǒng)在待測(cè)小區(qū)內(nèi)零星布置測(cè)點(diǎn)6個(gè)波速測(cè)試點(diǎn)(圖1),平面布置如下圖1。

        3.2 探測(cè)成果分析

        以1#瑞利波勘探點(diǎn)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析如下:

        對(duì)原始面波記錄(圖2)進(jìn)行頻散分析得到的結(jié)果如圖3所示的頻散曲線。由圖可知,優(yōu)勢(shì)面波頻率主要集中在13-38Hz,該點(diǎn)處相速度范圍大約在160-200m/s。并對(duì)該點(diǎn)地質(zhì)建模反演,該點(diǎn)處剪切波速度范圍大約在140-200m/s(圖4所示)。

        0~0.4m:剪切波速189m/s,縱波波速378m/s,換算的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)8次,參考表1結(jié)果,從剪切波波速評(píng)價(jià)壓實(shí)度80~85%,壓實(shí)度等級(jí)為次;參考《巖土工程勘察規(guī)范GB50021-2001》根據(jù)換算的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)評(píng)價(jià)密實(shí)度為松散。綜合評(píng)價(jià)壓實(shí)度屬次級(jí)。

        0.4~1.7m:剪切波速195m/s,縱波波速390m/s,換算的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)9次,評(píng)價(jià)方法同上所述,壓實(shí)度80~85%,壓實(shí)度等級(jí)為次;密實(shí)度為松散。綜合評(píng)價(jià)壓實(shí)度屬次級(jí)。

        1.7~4.3m:剪切波速156m/s,縱波波速1463m/s,換算的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)5次,壓實(shí)度<80%,壓實(shí)度等級(jí)為差;密實(shí)度為松散。綜合評(píng)價(jià)壓實(shí)度屬差級(jí)。

        結(jié)語(yǔ):

        在城市小區(qū)中對(duì)于常見(jiàn)的沉降問(wèn)題,瑞利波探測(cè)法可以對(duì)地下地層進(jìn)行較為精準(zhǔn)的波速分層,并通過(guò)相關(guān)規(guī)范公式推算進(jìn)一步得出剪切波波速、縱波波速、標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù),從而獲得較為重要的土層密實(shí)度以及壓實(shí)度等參數(shù),對(duì)于城市小區(qū)、道路等出現(xiàn)的沉降問(wèn)題,具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

        參考文獻(xiàn):

        潘冬明.瑞雷面波頻散分析與應(yīng)用[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué),2009.

        劉強(qiáng).基于瑞雷波理論的公路無(wú)損檢測(cè)方法研究[D].長(zhǎng)安大學(xué),2010.

        馬磊.瑞雷波測(cè)試技術(shù)在機(jī)場(chǎng)土石方工程中的應(yīng)用研究[D].貴州大學(xué),2008.

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