高速公路建設應用試驗的論文
1前言
近年來(lái)我國高速公路建設發(fā)展迅速，公路工程質(zhì)量檢測技術(shù)也隨之發(fā)展。傳統的鉆探取芯、開(kāi)挖取樣檢測手段不但效率低，代表性差，成本高，而且具有破壞性。目前世界各國都在發(fā)展快速、高效、經(jīng)濟、簡(jiǎn)便的工程量無(wú)損檢測技術(shù)。為此在漯河至駐馬店高速公路建設中進(jìn)行了淺層地震反射法、瑞雷面波法及地質(zhì)雷達法的聯(lián)合檢測試驗，旨在檢測地下異常體（如：軟基、洞穴等）、路基土碾壓密度等。為進(jìn)行現場(chǎng)實(shí)時(shí)質(zhì)量監控尋找有效地無(wú)損檢測手段，經(jīng)具體實(shí)施和驗證，取得了比較滿(mǎn)意的效果。
2檢測原理
淺層地震反射法是根據地下介質(zhì)的波組抗差異，利用縱波勘探的一種人工地震探測方法�；靥钔僚c原狀土，洞穴與圍土等之間均存在明顯的物性差異，具有較好地震地質(zhì)條件。該法主要用于檢測地下異常體（如洞穴、回填土疏松體）、淺層土質(zhì)縱橫向變化與分層等。
瑞雷面波法是根據地下介質(zhì)的物性差異，利用瑞雷面波勘探的一種人工地震勘探方法，瑞雷面波具有能量大、衰減慢、在不同介質(zhì)中其傳播速度差異較大的特點(diǎn)。瑞雷而波在傳播過(guò)程中遇到密度變化或介質(zhì)異常體時(shí)，就會(huì )出現頻散現象，速度突然變化，在頻散曲線(xiàn)上出現突變。該法可用于檢測地下異常體及路基碾壓密度的變化情況。
地質(zhì)雷達是根據地下介質(zhì)的電性差異，利用電磁波檢測地下異常體或路基分層的一種快速無(wú)損檢測方法。天線(xiàn)中心頻率不同，其探測深度及分辨率也不同，可根據實(shí)際需要選擇不同頻率天線(xiàn)。地下異常體與圍土、路基土碾壓前后電性差異變化，為地質(zhì)雷達檢測提供了前提條件。該方法可用于公路建設的全過(guò)程質(zhì)量監控，具有快速、高效、準確、成本低、無(wú)破壞等優(yōu)點(diǎn)。
3檢測方法
3.1淺層地震反射法
野外數據采集采用三次覆蓋觀(guān)測系統，其主要采集參數為
記錄道數：N=24道
道間距：dx=1.0m
偏移距：x0=9-14m
采樣間隔：dt=0.5ms
記錄長(cháng)度：r1=500ms
激發(fā)方式：錘擊
室內資料處理、解釋流程（如圖1所示）。
3.2瑞雷面波法
野外數據采集采用二次覆蓋觀(guān)測系統，其主要采集參數為：
記錄道數：N=24道
道間距：dx=1.0m
偏移距：dx0=5-7m
采樣間隔：dt=0.5ms
記錄長(cháng)度：r1=500ms
激發(fā)方式：錘擊
3.3地質(zhì)雷達法
野外數據采集采用64次垂直疊加等偏移觀(guān)測，其主要參數為：
點(diǎn)間距：dx=0.5-1.0m
天線(xiàn)間距：x0=2.0m
記錄長(cháng)度：r=200ms
記錄點(diǎn)數：mp=512、1024
天線(xiàn)頻率：fq=50、100MHz
4檢測效果分析
在漯河至駐馬店高速公路建設中，我們根據實(shí)際需要，選取了三個(gè)試驗段，有針對性地選取淺層地震反射波法、瑞雷面波法、地質(zhì)雷達進(jìn)行了檢測試驗，并進(jìn)行了開(kāi)挖或取樣驗證，吻合較好�，F將各種方法的檢測效果分析如下：
4.1淺層地震反射法
本次主要用該方法對地下異常體的空間分布及埋藏深度進(jìn)行了檢測，可以看到有兩處明顯異常體，其頂部埋深分別為6.6m和1.8m左右，沿測線(xiàn)方向的分布范圍為8m和7m左右，其波組特征為同相軸錯斷和呈眼球狀，異常2反射能量較異常1強，說(shuō)明異常2與圍土間物性差異與異常1大，經(jīng)開(kāi)挖驗證，均為墓穴。
4.2瑞雷面波法
首先，用該方法進(jìn)行了面波速度檢測。該段剖面與上述淺層地震反射波法檢測的位置相同，異常2處面波速度明顯偏低，表明該處充填程度較差，與反射波法相吻合，異常1處表現不太明顯。
其次，用該方法對路基土碾壓過(guò)程中密實(shí)度的變化進(jìn)行了實(shí)進(jìn)檢測。常規碾壓后表層密實(shí)度仍存在不均勻性，密實(shí)度為91%的等值線(xiàn)在深度方向變化也較大，振沖碾壓后，表層密實(shí)度提高較大，密度度為91%的等值線(xiàn)明顯下移，在深度方向變化較平緩，表層密實(shí)度明顯增大，且較均勻。經(jīng)人工取樣驗證，瑞雷面波法獲取的密實(shí)度較為準確，可見(jiàn)該法是一種無(wú)損檢測路基回填土密實(shí)度的新方法，在公路路基修建的過(guò)程中可進(jìn)行實(shí)時(shí)質(zhì)量監測具有推廣價(jià)值。
4.3地質(zhì)雷達法
地質(zhì)雷達也可準確檢測地基含水量的變化情況。正常地基剖面同相軸均勻連續，當地基含水量較大時(shí)剖面上淺層波的頻率明顯提高，且同相軸出現錯為，反映其含水量明顯提高。經(jīng)鉆孔取芯、十字板剪切試驗證明為軟基。需要進(jìn)行有效處理。
在淺層地震反射法試驗地段也做了地質(zhì)雷檢測剖面。異常1和異常2均有明顯顯示，異常2深部振蕩同相軸能量比異常1強，相位個(gè)數明顯增多，這與反射波法結果一致。另外在稍淺部門(mén)還發(fā)現了多處異常體，這是另外兩種方法解釋沒(méi)有發(fā)現的，經(jīng)開(kāi)挖驗證為厚度7—8的空洞�？梢�(jiàn)地質(zhì)雷達在檢測地下異常體方面是簡(jiǎn)便、快捷、效果好，且分辨率高。
5結論
5.1淺層地震反射法勘探能比較有效地尋找地下異常體的位置與埋深，勘探深度較大，但比地質(zhì)雷達分辨率低，勘探周期長(cháng)且投資大，用于配合工程地質(zhì)進(jìn)行路線(xiàn)天然地基勘查。
5.2瑞雷面波法能獲取面波速度及物性參數，反演干容重和承載力等，其成果直觀(guān)可靠，是高速公路建設中值得研究推廣的實(shí)時(shí)無(wú)損監測新技術(shù)。
5.3地質(zhì)雷達對淺層異常體、介質(zhì)分層、含水性檢測有較高的分辨率，且勘探周期短、效率高、成本低、效果較好。高速公路建設過(guò)程中進(jìn)行無(wú)損檢測具有廣闊的應用前景。
5.4各種物探方法相互配合，取長(cháng)補短，是公路質(zhì)量無(wú)損檢測技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。
參考文獻
1何樵登《地震勘探原理和方法》，地質(zhì)出版社，1986
2楊成林《瑞雷波勘探》，地質(zhì)出版社，1993
3王慶�！稖\層地震勘探》，地質(zhì)出版社，1991
4李修忠等地質(zhì)雷達在高速公路建設中的應用，《河南交通科技》，Vo1.19，No4，1999
5詹毅、李修忠等用連續小波變換分析探地雷達回波信號，《物探與化探》,Vo1.23，No6，1999
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