公路地质勘察瑞雷波技术

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近年来，我国公路交通建设事业迅速发展，由于公路长达数十至数百公里，跨越不同的地形地貌和地层、地质构造分布区，地质环境复杂，公路沿线的高边坡路堑、桥梁、隧道等工程地质勘察质量的要求越来越高，勘察设计任务繁重。考虑到常规的钻探方法勘探周期长、成本高，已不能满足国家现代化建设及公路发展的要求。为此，近几年在公路工程地质勘察中采用了省时省力、快速经济的瑞雷波勘探技术。瑞雷波法是一种新型的物探技术，同一波长瑞雷波的传播特性反映了岩土介质在水平方向上的变化，不同波长(频率)瑞雷波的传播特性反映了岩土介质在不同深度上的变化。瑞雷波勘探的直接成果是得到各测点处面波速度随深度的变化曲线，即瑞雷波的频散曲线，根据频散曲线的特征及其变化规律作出符合客观的地质解译，其成果是各层的厚度和波速，从而查明地下一定深度范围内岩土各分层的岩性、埋深和瑞雷面波传播速度，据此可对岩土的工程地质l生质作出评价。

1瑞雷波勘探技术工作原理

瑞雷波的频散特性和在岩土介质中的传播速度与岩土体的地质条件(矿物成分、密实程度、裂隙发育情况等)密切相关。利用瑞雷波的频散特性和传播速度与岩土物理力学性质的相关性可以解决较多的工程地质问题。在公路工程地质勘察中，常用来确定沿线高边坡、深路堑、桥梁、隧道进出口的岩土分层，给出基岩风化分带，判断岩土各分层的岩性、埋深和物理力学参数。本文以某高速公路为例，介绍瑞雷面波法在公路岩土工程地质勘察中的分析应用。

2工程实例应用分析

2．1数据采集

本次勘察段高速公路瑞雷波勘探仪器为SE2404EP型综合工程探测仪、WZG24型高分辨地震仪，采用18磅锤击作为激发震源，具体采用的采集参数见表1。

2.2勘探点布设

瞬态瑞雷波法探测的剖面长度、点距等根据沿线的地质情况、地球物理条件实地确定。纵剖面布设应与工程地质剖面一致，一般沿路线中线布设；地质条件简单时，建议采用2～3个面波勘探点间隔1个机钻勘探点，地质条件复杂时可采用面波勘探点和机钻勘探点相间分布。必要时增加横剖面，一般不少于3个勘探点(一个钻探点，二个面波点)。在重要工点(如隧道进出口段)可在路中线两侧增设纵剖面。部分面波勘探点应与机钻勘探点重合，便于对照分析、验证，提高勘探精度。勘探点间距可按相关规程、规范及相应的勘察阶段来确定。

2．3勘察成果

采用瞬态瑞雷面波勘探，采集到原始资料是面波沿地表传播的振动波形，原始资料整理和解释内容包括：对原始资料进行整理，检查核对，编录得到面波原始记录波形图(图1)；确定面波时间一空间窗口；在频率一波数域内提取面波；计算各频率条件卜面波的传播速度；形成频散曲线图并进行频散分析(图2)；根据频散曲线的变化，对地层数和各层速度的变化范围做出定性分析；进行定量解释，确定各层的厚度，计算各层的波速；与相邻钻孔对比分析，对资料做出地质解释，绘制成面波柱状图(图3)。在此基础上，通过统计分析综合给出了勘探区岩土分类与瑞雷波速V(m／s)对应表(表2、表3)。

2．4勘探成果应用

根据相关的经验公式口J计算相应的物理力学指标，面波波速近似等于剪切波波速，并具有相关性，相关公式为：VR=V(0．87+1．12m)／(1+m)式中：m——泊松比；V——面波速度；v——弹性波速横波速度。即面波波速与介质的物理力学性质密切相关。从完整岩石至流塑状土体的面波速度V0．92V0．97V。V与标准贯入击数N具有相关性，各地均有依据统计得到的经验公式，中科院T程力学研究所有下列推荐得到的经验公式，中科院工程力学研究所有下列推荐公式：Vs=85．34Nn。v与地基承载力的关系可表示为：(】02：0．11405xVR。式中：——为地基了承载力(单位：kPa)，它对应丁沉降量s与承载板宽度b之比(s／b)为0．02时的地基承载特征值。

2．5勘探效益分析

与常规的钻探方法对比，瑞雷面波法具有快速经济等优，表4为瑞雷面波法和钻探二者之问的对比(计算深度为35rn)，通过对比，采用瑞雷面波法勘探所用时间为钻探用H,j’1／10，费用约为钻探的1／5。若采用综合勘探的方法(瑞雷面波法加适量钻探)勘探用时和费用可节约30～40％，经济效益和社会效益著。3结束语在公路工程勘察中，设置合理的参数(如选择频率范围，1要考虑要求的勘探深度；而采用的频率间隔，主要考虑精度和分辨率)进行滤波处理，可以消除十扰，提高瑞雷波的探洲精度。总之，瑞雷波法具有快速方便、省时省力的优点，有利1降低勘探成本，缩短了勘察周期，提高了勘察的质量。