成卓舟

（山西建工建筑工程檢測有限公司， 山西 太原 030006）

0 引言

地基強夯技術(shù)是一種常見的地基處理方法，主要用于改善土質(zhì)，增加地基承載力。它通過高能量的沖擊來壓實土體，從而達到加固地基的目的。對于地基強夯工程的質(zhì)量準確評價，常見的技術(shù)包括現(xiàn)場靜載試驗、動態(tài)觀測法和地質(zhì)雷達探測等。這些方法能夠從不同角度評估強夯后地基的密實度、均勻性及承載力等關(guān)鍵指標，確保工程的安全性和可靠性。瞬態(tài)瑞利波技術(shù)是一種利用地面波傳播特性進行地下介質(zhì)探測的方法[1]。瞬態(tài)瑞利波由地表激發(fā)，能夠在地表附近的介質(zhì)中傳播，并通過分析這些波的傳播速度和衰減特性，來評估地下介質(zhì)的彈性模量、剪切模量等物理特性。由于瑞利波主要在地表附近傳播，因此這一技術(shù)特別適用于評估地基表層的特性。

基于瞬態(tài)瑞利波技術(shù)的地基強夯質(zhì)量檢測評價，是將瞬態(tài)瑞利波技術(shù)應用于強夯地基的質(zhì)量檢測中。這種方法通過在地表布設(shè)接收器，激發(fā)瑞利波，并記錄波的傳播情況。通過對波速的測定和分析，可以非常精確地評估強夯后地基的密實度和均勻性。與傳統(tǒng)方法相比，基于瞬態(tài)瑞利波技術(shù)的評價方法具有無損、快速和高精度的特點，能夠提供更加直觀和全面的地基強夯質(zhì)量評估[2]。此外，該技術(shù)還可以幫助識別強夯處理區(qū)與未處理區(qū)之間的界面，以及強夯處理后可能存在的低密實區(qū)域，為工程質(zhì)量的進一步提升提供科學依據(jù)。這就是說，基于瞬態(tài)瑞利波技術(shù)的地基強夯質(zhì)量檢測評價，不僅能夠準確評估強夯效果，還能夠為地基處理工程提供更為科學、合理的指導和參考。本文旨在基于瞬態(tài)瑞利波技術(shù)，深入探討地基強夯質(zhì)量的檢測與評價方法。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 瞬態(tài)瑞利波特性

瞬態(tài)瑞利波是一種特殊類型的波，是由地表激發(fā)，能夠在地表附近的介質(zhì)中傳播，可以通過分析這些波的傳播速度和衰減特性，來評估地下介質(zhì)的彈性模量、剪切模量等物理特性。瞬態(tài)瑞利波具有高頻率和短脈沖的特點，這使得其在地基土體中的傳播具有較高的分辨率，能夠捕捉到土體中微小的變化，包括密實度的變化、孔隙結(jié)構(gòu)的演變等，從而更精準地評估地基強夯的效果。

1.2 瞬態(tài)瑞利波基本原理

瞬態(tài)瑞利波產(chǎn)生于短脈沖的激勵，通常依賴于地面的激發(fā)，如錘擊、使用震源設(shè)備產(chǎn)生的沖擊波等。這些激發(fā)方式能夠在地表產(chǎn)生能量，進而激發(fā)瑞利波。瑞利波傳播時，會受到地下介質(zhì)性質(zhì)（如密度、彈性模量等）的影響，從而改變波速和衰減特性[3]。通過記錄不同位置處的波形，并分析這些波形的傳播特性，可以推斷出地下介質(zhì)的物理性質(zhì)，在檢測缺陷和特性的材料無損檢測方面發(fā)揮著重要作用。瞬態(tài)瑞利波的產(chǎn)生與傳播可用特定的數(shù)學模型進行描述。

瞬態(tài)瑞利波的產(chǎn)生過程可表示為：

式中：

P(t)——隨時間變化的波壓力；

P0——初始波壓力；

α——衰減系數(shù)，描述波能量隨時間的衰減情況；

f——波的頻率；

t——時間。

瞬態(tài)瑞利波的傳播速度：

式中：

V——波的傳播速度；

β——波長。

瑞利波的傳播可以通過瑞利方程描述，該方程是彈性波傳播的基本方程之一。對于橫波（S波）在半無限均勻介質(zhì)中的傳播，瑞利方程可以表示為：

式中：

VS——橫波的傳播速度；

G——介質(zhì)的剪切模量；

ρ——介質(zhì)的密度。

縱波（P波）的傳播速度VP與橫波的關(guān)系可以通過泊松比（σ）表示：

式中：

VP——縱波的傳播速度；

K——介質(zhì)的體積模量。

泊松比σ與剪切模量G和體積模量K之間的關(guān)系為：

瞬態(tài)瑞利波在地基強夯質(zhì)量檢測領(lǐng)域的應用，關(guān)鍵在于對其基本原理的深入理解及有效利用。通過精準監(jiān)測波的傳播路徑和特性的變化，不僅能夠?qū)崟r評估地基的質(zhì)量狀況，還能對地基的整體穩(wěn)定性進行持續(xù)監(jiān)控。這種方法提供了一種非破壞性檢測手段，能夠在不干擾地基現(xiàn)狀的情況下，準確地判斷強夯工程的效果[4]。

2 地基強夯質(zhì)量檢測應用試驗

2.1 工程概況

以某城市中心的工地地基強夯工程為例，基于瞬態(tài)瑞利波技術(shù)對地基強夯質(zhì)量進行檢測評價。該工地地質(zhì)情況包括填土層和砂卵石層，相關(guān)試驗指標見表1。

表1 工程區(qū)土層性質(zhì)相關(guān)指標

2.2 試驗布置

試驗場地的面積為40m×40m，分別標注場地1#和2#，夯錘重量為40t，夯錘落距分別為14m、8.5m，夯點間距為5.0m×5.0m。場地1#和2#的點夯能級分別為5000kN·m 和3000kN·m，滿夯能級為1000kN·m，單點擊數(shù)分別為9和7。

采取載荷試驗、瑞利波測試、孔內(nèi)剪切波速測試以及標準貫入試驗等方法，動態(tài)把控在不同夯擊次數(shù)和落錘重量下的沉降規(guī)律，得出強夯影響深度。結(jié)合試驗位置的工作效能、施工周期和場地環(huán)境，設(shè)計布置3條測線，通過采集強夯點位的強夯前后參數(shù)，確定穿過原位測試點的瑞利波測線所顯示的數(shù)據(jù)。在所布置的試驗點位處，將檢波器頻率設(shè)定為4Hz、偏移距設(shè)定為5m、道間距設(shè)定為1m。震源的選擇要經(jīng)現(xiàn)場試驗而定，最終確定為24磅的鐵錘[5]。

3 地基強夯質(zhì)量檢測評價

提取出不同深度地層強夯前后瑞利波速度的變化情況，見表2及表3所示。

表2 1#試驗場地強夯前后瑞利波速度變化對比

表3 2#試驗場地強夯前后瑞利波速度變化對比

經(jīng)分析，在1#試驗場地，大部分深度下，夯后的瑞利波速度相較夯前的有所增加，這表明強夯處理可能對地層的密實度產(chǎn)生影響。在深度為4m至8m范圍內(nèi)，瑞利波速度明顯增加，深度為6m時，1-1檢測點夯后瑞利波速度的增幅為23%，1-6檢測點的增幅為20%。在深度為2m至6m的范圍內(nèi)，1-1檢測點的增幅相對較高，而1-6檢測點的增幅相對較低。在2#場地中，深度為4m至6m范圍內(nèi)，夯后瑞利波速度也呈現(xiàn)明顯增加。

兩個場地在深度為4m至8m的范圍內(nèi)都表現(xiàn)出相似的趨勢，但在某些深度和檢測點上存在差異。例如，在深度為6m時，1#的1-6檢測點增幅為20%，而2#的2-6檢測點增幅為11%。這種差異可能是因為地質(zhì)構(gòu)成或強夯處理技術(shù)存在差異。對于1#和2#場地，在深度為4m至8m之間，平均增幅分別為15%和13%。

圖1為2#試驗場地2-5測試點強夯前后瑞利波速度隨深度的變化，可以發(fā)現(xiàn)，強夯后的瑞利波速度較強夯前有了很大程度的提高，證明地基土的密實度得到了一定程度的提高，也表明地層深度對速度有顯著影響[6]。

圖1 2#試驗場地2-5測試點強夯前后面波聲速隨深度的變化曲線對比

4 結(jié)束語

綜上所述，在深入研究了瞬態(tài)瑞利波的基本原理和特性的基礎(chǔ)上，通過對工程概況和試驗布置的詳細分析，系統(tǒng)性地進行了地基強夯質(zhì)量檢測評價。通過研究發(fā)現(xiàn)基于瞬態(tài)瑞利波技術(shù)的地基強夯質(zhì)量檢測評價方法不僅在理論上有著堅實的基礎(chǔ)，而且通過實際工程的檢測應用，取得了令人滿意的效果，表明基于瞬態(tài)瑞利波技術(shù)對地基強夯質(zhì)量進行的檢測評價具備可行性和有效性。