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物探方法在漯驻高速公路建设中的应用试验

时间:2007-1-30栏目:交通运输论文

1 前言

  近年来我国高速公路建设发展迅速,公路工程质量检测技术也随之发展。传统的钻探取芯、开挖取样检测手段不但效率低,代表性差,成本高,而且具有破坏性。目前世界各国都在发展快速、高效、经济、简便的工程量无损检测技术。为此在漯河至驻马店高速公路建设中进行了浅层地震反射法、瑞雷面波法及地质雷达法的联合检测试验,旨在检测地下异常体(如:软基、洞穴等)、路基土碾压密度等。为进行现场实时质量监控寻找有效地无损检测手段,经具体实施和验证,取得了比较满意的效果。

  2 检测原理

  浅层地震反射法是根据地下介质的波组抗差异,利用纵波勘探的一种人工地震探测方法。回填土与原状土,洞穴与围土等之间均存在明显的物性差异,具有较好地震地质条件。该法主要用于检测地下异常体(如洞穴、回填土疏松体)、浅层土质纵横向变化与分层等。

  瑞雷面波法是根据地下介质的物性差异,利用瑞雷面波勘探的一种人工地震勘探方法,瑞雷面波具有能量大、衰减慢、在不同介质中其传播速度差异较大的特点。瑞雷而波在传播过程中遇到密度变化或介质异常体时,就会出现频散现象,速度突然变化,在频散曲线上出现突变。该法可用于检测地下异常体及路基碾压密度的变化情况。

  地质雷达是根据地下介质的电性差异,利用电磁波检测地下异常体或路基分层的一种快速无损检测方法。天线中心频率不同,其探测深度及分辨率也不同,可根据实际需要选择不同频率天线。地下异常体与围土、路基土碾压前后电性差异变化,为地质雷达检测提供了前提条件。该方法可用于公路建设的全过程质量监控,具有快速、高效、准确、成本低、无破坏等优点。

  3 检测方法

  3.1 浅层地震反射法

  野外数据采集采用三次覆盖观测系统,其主要采集参数为

  记录道数:N=24道

  道间距:dx=1.0m

  偏移距:x0=9-14m

  采样间隔:dt=0.5ms

  记录长度:r1=500ms

  激发方式:锤击

  室内资料处理、解释流程(如图1所示)。

  3.2 瑞雷面波法

  野外数据采集采用二次覆盖观测系统,其主要采集参数为:

  记录道数:N=24道

  道间距:dx=1.0m

  偏移距:dx0=5-7m

  采样间隔:dt=0.5ms

  记录长度:r1=500ms

  激发方式:锤击

  3.3 地质雷达法

  野外数据采集采用64次垂直叠加等偏移观测,其主要参数为:

  点间距:dx=0.5-1.0m

  天线间距:x0=2.0m

  记录长度:r=200ms

  记录点数:mp=512、1024

  天线频率:fq=50、100MHz

  4 检测效果分析

  在漯河至驻马店高速公路建设中,我们根据实际需要,选取了三个试验段,有针对性地选取浅层地震反射波法、瑞雷面波法、地质雷达进行了检测试验,并进行了开挖或取样验证,吻合较好。现将各种方法的检测效果分析如下:

  4.1 浅层地震反射法

  本次主要用该方法对地下异常体的空间分布及埋藏深度进行了检测,可以看到有两处明显异常体,其顶部埋深分别为6.6m和1.8m左右,沿测线方向的分布范围为8m和7m左右,其波组特征为同相轴错断和呈眼球状,异常2反射能量较异常1强,说明异常2与围土间物性差异与异常1大,经开挖验证,均为墓穴。

  4.2 瑞雷面波法

  首先,用该方法进行了面波速度检测。该段剖面与上述浅层地震反射波法检测的位置相同,异常2处面波速度明显偏低,表明该处充填程度较差,与反射波法相吻合,异常1处表现不太明显。

  其次,用该方法对路基土碾压过程中密实度的变化进行了实进检测。常规碾压后表层密实度仍存在不均匀性,密实度为91%的等值线在深度方向变化也较大,振冲碾压后,表层密实度提高较大,密度度为91%的等值线明显下移,在深度方向变化较平缓,表层密实度明显增大,且较均匀。经人工取样验证,瑞雷面波法获取的密实度较为准确,可见该法是一种无损检测路基回填土密实度的新方法,在公路路基修建的过程中可进行实时质量监测具有推广价值。

  4.3 地质雷达法

  地质雷达也可准确检测地基含水量的变化情况。正常地基剖面同相轴均匀连续,当地基含水量较大时剖面上浅层波的频率明显提高,且同相轴出现错为,反映其含水量明显提高。经钻孔取芯、十字板剪切试验证明为软基。需要进行有效处理。

  在浅层地震反射法试验地段也做了地质雷检测剖面。异常1和异常2均有明显显示,异常2深部振荡同相轴能量比异常1强,相位个数明显增多,这与反射波法结果一致。另外在稍浅部门还发现了多处异常体,这是另外两种方法解释没有发现的,经开挖验证为厚度7—8的空洞。可见地质雷达在检测地下异常体方面是简便、快捷、效果好,且分辨率高。

  5 结论

  5.1 浅层地震反射法勘探能比较有效地寻找地下异常体的位置与埋深,勘探深度较大,但比地质雷达分辨率低,勘探周期长且

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