公路工程中瑞利波测试技术及其工程应用
瑞利波波速检测粗粒土路基压实度方法研究
瑞利波波速检测粗粒土路基压实度方法研究摘要：伴随着我国公路建设的不断发展，使用瑞利波波速检测粗粒土路基压实度是目前一种快速无损检测的新方法。
该项新方法的提出，对于检测路基压实程度来说是一个创新的一步，或许对于未来的公路建设有着很大的促进作用。
经过一系列的理论分析和研究表明，瑞利波波速和路基土压实程度之间可能会存在着一定的联系，通过这些联系我们可以从瑞利波波速中探究粗粒土路基的压实程度。
本文章针对瑞利波波速快速检测路基土压实度的理论基础知识进行阐述，针对这个方法进行一定的探究。
通过实验研究表明，使用这个方法测量出来的精度，符合我国工程的标准。
关键词：粗粒土；瑞利波；压实度前言在我们进行高速公路建设的过程中，为了符合国家的标准，我们要针对路基的压实度进行检测。
只有保证了路基的压实程度符合国家的标准，才能够确保建造出来的公路不会在使用的过程中出现安全问题。
路基的压实度达到了国家的标准才会确保在今后使用的过程中不会出现其他安全性问题。
尤其是对于高速公路的建设，对于路基压实程度的要求也就更加的严格，所以检测路基压实程度的方法成为了我们目前至关重要的一步。
伴随着我国科学技术不断的发展，以前那些传统的路基压实程度检测方法已经不再适用于当下的公路建设，在一定的程度上，还限制了我国公路建设的发展和工程施工的速度。
我国目前公路建设使用的方法还是一直沿用之前的灌砂法，这种方法在实施的过程中，需要在测量的路基土表面上挖坑，并且分别针对路基土的体积和重量进行测量，然后得到路基土的密度，然后再通过一定的换算从而得到压实度。
灌砂法在现场测量路基土密度的精确度较高，但是这样的方法在检测方面的效率会很低，一条公路上要设置很多个检测点，每一个检测点都要进行挖坑检测，每一个检测点所需要花费的时间大概是20分钟到30分钟左右，完成整条公路的路基压实度检测，就会花费大量的时间。
然而采用波的传播速度针对路基压实程度进行检测的方法，能够大幅度提高检测的效率，保证路基施工的速度和质量。
瑞雷波在地基测试中的应用
设瑞雷波的传播速度为Vr ，频 率为fr ，则瑞雷波的波长λ r 为
λ
r＝Vr/fr
当速度不变时，频率越低，
测试深度就越大。
瑞雷波法是利用瑞雷波的上述运动学特征和动力 学特征来进行工程地质测试的物探方法。
瑞雷波有三个与被测地层有关的主要特征：
在分层介质中，瑞雷波具有频散 特性； 瑞雷波的波长不同，穿透深度也 不同； 瑞雷波的传播速度与介质的物理 力学性质密切相关。
1 、瑞雷波法作为工程勘察的一种物理勘探技 术，可服务于天然地基、人工地基的各个阶段， 通过一定量的钻探对比，可以较准确地揭示地 质体分布情况。 2 、瑞雷波法作为一种现代原位测试技术，可 以服务于地基处理检测的各个阶段，通过一定 量的静载对比，可以较准确地提供地基的物理 力学参数，并可揭示其处理的深度情况。
2、地基处理效果的检测，包括强夯地基、强 夯置换块石墩、碎石桩、搅拌桩检验等，评价 其承载力、模量、加固深度、判别砂土液化等。 3、边坡挡墙的检测，包括挡墙的厚度、砂浆 的饱满度、填土的密实度、地基承载力的检验 等，配合其它方法对挡墙进行验算。
3.1.1道路勘察
（1）由于道路勘察中通常详勘钻孔间距
深圳某填海工程瑞雷波频散曲线之一
深圳某填海工程瑞雷波频散曲线之二
该工程围堰瑞雷波探测断面图
深圳某海堤施工现场
该海堤滑塌的现场
对该堤进行瑞雷波检测的实况
检测的成果之一
桂庙路南堤0+700断面
路堤高程 5.7
10.6(3.6) 11.7(2.5) 9.8(4.4) 9.1(5.1) 8.5(5.7)
用瑞雷波法测试挡墙的工作照
该工程的瑞雷波曲线
测试成果：
瑞利波测试技术及其应用
瑞利波测试技术及其应用靳国礼;刘洋【摘要】回顾了瑞利波测试技术的发展历史及特点,详细介绍了瑞利波测试方法,对瑞利波在工程实践中的应用进行了综述与总结,指出瑞利波技术具有投资少、省时、省力、勘察范围广的特点,值得推广.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2010(036)002【总页数】2页(P155-156)【关键词】瑞利波;工程应用;测试技术;测试方法【作者】靳国礼;刘洋【作者单位】大连理工现代工程检测有限公司,辽宁大连,116000;大连理工现代工程检测有限公司,辽宁大连,116000【正文语种】中文【中图分类】TU413饱和土中存在三种体波：压缩波Pl和P2以及剪切波S。
弹性半空间的界面附近存在一种表面波,它是由于自由边界的作用,由P波和S波相干涉而产生的一种表面波。
1887年Rayleigh发现了这种波的存在并揭示了其在弹性半空间介质中的传播特性,因此,把这种表面波通称为瑞利波。
国外于20世纪50年代由Jones首次将瑞利波法用于土木工程中[1]。
1973年,美国F.K.Chang等人利用瞬态瑞利波来研究地质问题[2],引起许多地球物理学者的注意,开始了对瑞利波勘探理论及方法的深入研究。
1984年,Nazarian和Stokoe[3]使用重锤作为振源产生瑞利波,利用现场检测得到的瑞利波信号,通过频谱分析来测定土层波速获得成功。
我国瑞利波法测试技术的研究始于20世纪80年代中期,经过几十年的研究发展,瑞利波测试技术已经在很多领域得到了推广和应用,并且取得了较好的效果。
1 瑞利波的传播特性1.1 均质半空间中瑞利波传播特性半无限空间弹性介质中,存在纵波、横波和它们相互干涉产生的表面波,表面波以速度 VR沿地表传播如图1所示,瑞利波是一种椭圆极化波。
瑞利波的位移沿深度的变化如图2所示,图2中λR表示瑞利波长,从图2中可以看出瑞利波有效传播深度在1.5倍波长左右。
按平面问题考虑瑞利波在半无限空间的传播。
瑞利波探测公路施工隧道含水断层破碎带
３．三明泉三高速公路有限责任公司，福建三明３６５００１）
摘要：断层破碎带的出现必然使岩体的硬度发生明显改善，而瑞利波的传播速度恰与介质的物理 力学特性有关．利用瑞利波探测技术，对泉三高速公路某施工隧道含水大断层进行超前探测，并 与地质雷达和钻探探测结果比较，结果显示，锐利波探测的断层破碎带宽度与隧道施工揭露的极 其吻合，瑞利波是超前预报含水断层破碎带的一种简便，高效的技术． 关键词：瑞利波：含水断层破碎带；超前探测 中图分类号：Ｐ６３１ 文献标识码：Ａ
带的范围为３０．６ ｍ（３２．２．１．６ ｍ），与第一次探测 （图３）的异常带范围２９．２ ｍ（８１．０—５１．８ ｍ）非常吻合。
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瑞利波测试技术及其工程应用
图 ２ 表 面 测 点 水 平 、 向位 移 竖
（） ２ 能量 集 中于浅 层 。在半 无 限体 中瑞利 波 以
指 数形 式 随深度 衰 减 ， 量 主 要 集 中 于一 个 波 长范 能
围 内。
９ ９
及接 触 面 刚度有 关 ， 锤 、 手 大锤 、 夯 落锤 均 可作 为 强
３ 测 试 方 法
瞬态瑞 利波 测试 主要 是利 用两 测点 间 的相关 分 析， 由相 关 分析得 到两 测点 间相 位差 （ ） （ 的 ， ， ，） 单位是 度 ， 由相位 差 （ ） ， 和频率 ，可得 到在 两测 点 各频率 瑞利 波 的走时 差
方法 （ ＡＳ ）［ ， 过分 析 面波 的频散 曲线建 立 近 Ｓ Ｗ ２ 通 ］ 地 表 的 Ｓ波速 度 剖 面。 随后 ， ＡＳ 方 法 不断 改 进 Ｓ Ｗ 并在 许多 工程 中得 到应用 。我 国瑞 利 波法测 试技 术 的研 究始 于 ２ ０世纪 ８ ０年代 中期 ， 过 几 十年 的研 经
王 金 华
（ 门 市公 路 局 ， 建 厦 门 ３ １ 瑞 利 波 测 试 方 法 研 究 进 行 了综 述 ， 测 试 原 理 、 试 方 法 、 程 应 用 等 方 面 对 瑞 利 波 测 试 技 术 的 对 从 测 工
现状 进行 了 总 结 ， 探 讨 了 当前 瑞 利 波 测 试 中存 在 的 实 践 和 理 论 问 题 ， 望 了该 方 法 的 发 展 趋 势 。 并 展
收 稿 日期 ： ０ ６０—５ ２ ０ —４０ 作 者 简 介 ： 金 华 ， ， ９ １ 生 ， 士 ， 程 师 ， 要 从事 地 基检 测 与处 理 、 基 础 检 测 等 工 作 。 王 男 １７ 年 硕 工 主 桩
瑞雷波法在路基填筑压实质量检测中的应用研究
Ｌ Ｏ Ｗ Ｃ Ａ Ｒ Ｂ ０ Ｎ Ｗ ０ Ｄ ２ ０ １ 船
瑞雷波法在路基填筑压实质量检测中的应用研究
刘明华 （ 福建水利电 力职 业技术学院建筑工程系， 福建 永安市３ ６ ６ ０ ０ ０ ）
【 摘 要 】 瑞 雷波是路基压实度检测的一种 常用 方法， 主要利用在 分层介质 中瑞 雪面波速度的频散特性以及传播速度与介质 的相 关性。 对此
因 此 相 对 比较 成 熟 ， 但 由 于设 备 笨 重 ， 不 利 于提 高 工 波） ， 是 唯 一 易 于识 辩 的 振 动 信 号 。瑞 雷 波 法检 测 的基 本 方 法 比较 长 ， 然而， 瞬 态 法 具有 使 用便 捷 、 快速的优点 ． 因此 被 广 泛 指 的是 在 沿波 的传 播 方 向 ．以相 同检 波距 △ 布设 ｎ ＋ １个检 波 作 效率 。 器， 即 可接 收 到 ｎ ａ ｔ 长 度 范 围 内的 面 波 。设 其 频 率 为 ￡， 相 邻 应 用
保 证 公 路 路 基 的施 工质 量 。瑞 雷 波 法检 测 技 术 能 准 确 、 快捷、 无损 地 完成 路 基 压 实度 快 速检 测 ， 越来越受到人们的欢迎。
பைடு நூலகம்土曩
图 １ 瑞雷波检测原理 图
１ ． ２ 瑞雷波的工作方法
瑞 雷波 探 测 技 术 是 通 过 采 集 人 工 地 震 波 所 携 带 的 地 下 信
１ 瑞雷波 的工作 原理 和方法
１ ． １ 瑞 雷波 的工 作 原理
一
息 来分 析 地 层 结 构 ， 目前 ． 使 用 最 为 广 泛 的 方 法 为 面 波 频 谱 分
种 由 压 缩 波 和 剪 切 波 干 涉 产 生 的 波 —— 瑞 雷 波 （ 即 表 面
瞬态瑞利波技术在工程勘察中的应用
瞬态瑞利波技术在工程勘察中的应用栾明龙;魏红;林万顺【摘要】Raleigh wave exploration has been widely used in geotechnical investigation and geotechnical inspection in recent years. For the purpose of meeting the need of the exploration and achieving the best exploration result,we should make in-site test before the work,following the principle "from the known to the unknown" ,preliminarily understand stratigraphic and geophysical conditions of the surveyed area through thetest,determine the distance between points,the distance between channels and the distance between deviations ,the excitation ways and the instrument parameters and select the best observation window according to the aim and requirement of the exploration task in combination with the geological,topographic and physical conditions. Engineering examples on the application of transient Raleigh wave exploration are given,and it is shown that the Raleigh wave exploration method has great application potential for inspecting the shallow ground.%瑞利波勘察技术近几年在工程勘察及工程检测中得到了广泛的应用.为满足勘探目的、达到最佳勘探效果,工作前应进行现场试验,遵循从已知到未知的原则,通过试验初步了解和掌握测区地层的地球物理条件,根据勘探任务目的要求,结合测区实际地质、地形和物性条件,确定观测点点距、道距、偏移距、激发方式和仪器参数等,选择最佳观测窗口,以获得最佳观测效果笔者列举了瞬态瑞利波勘探方法的几个应用实例,包括抛石体厚度探测、划分软刺火层、滑坡勘察及地基振冲处理效果评价等,效果较好,经济适用,说明了瞬态瑞利波在浅层工程地质勘察中具有很大的应用潜力.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2012(036)005【总页数】6页(P878-883)【关键词】瑞利波;工程勘察;抛石体厚度探测;滑坡勘察;地基振冲处理检测【作者】栾明龙;魏红;林万顺【作者单位】北京市水利规划设计研究院,北京100048;北京市水利规划设计研究院,北京100048;北京市水利规划设计研究院,北京100048【正文语种】中文【中图分类】P631.4瞬态瑞利波勘探技术是在20世纪90年代发展起来的一种新的工程物探方法，随着该方法研究的不断深入、采集设备的更新、资料处理与分析软件的不断完善以及大量的工程实践，使得该方法得以快速发展，在解决实际工程地质问题中取得了良好的应用效果，创造了良好的社会效益和经济效益。
浅析瑞丽波技术在建筑地基检测与评价的应用
浅析瑞丽波技术在建筑地基检测与评价的应用一、瑞丽波技术在实际工程中的应用瑞丽波技术在实际工程中得到越来越多的应用，但是还只是定性地对地基土进行评价，而不能定量地给出地基土特性，如抗剪强度的大小，圃结度的大小等。
这样，影响了该方法的应用，因此，有必要从理论上寻找瑞丽波速度跟强度或者固结度的关系式。
在此背景下，本文寻找适合于软粘土地基的剪切波速度跟抗剪强度的关系式，该关系式是建立在土的非线性弹性模型和土的莫尔一库仑强度理论的基础上的。
该关系式简单，只需确定少量的软粘土的参数。
就可以利用波速法定量地确定地基的抗剪强度。
为工程瑞丽波法评价地基土特性的应用提供更为适用的强度参数。
1、土介质中的波土是由气、液、固三相组成的由于其非均匀性、各向异性、层状分布等特点，因此土介质中波的传播比均质弹性体中波的传播要复杂的多，研究土介质中波的传播特性是土动力学的基础研究。
各向同性弹性体中存在两种体波：压缩波（P波）和剪切波（S波），其波体的传播速度与振动频率和波的传播方向无关；横观各向同性弹性体中也存在两种体波：P波和s波，其波体的传播速度与振动频率无关，但跟振动方向有关；饱和土中存在三种体波：压缩波Pl 和P2以及剪切波S。
弹性半空间的界面附近存在一种表面波，它是由于自由边界的作用，由P波和S波相干涉而产生的一种表面波。
瑞丽（Rayl ei g}l ，1885）首次研究了这种波，因此把这种表面波通称为瑞丽波。
由于瑞丽波占总输入能量的三分之二以上以及瑞丽丽波在成层地基中的弥散特性，近年来，发展了一种表面波法（SASW 法Spectrum Anal ysi sofSurface W ave），即为表面波频谱分析法。
它借助于数字分析处理技术，如快速富氏变换等反分析地基的剪切波速度。
从而可以利用剪切波速度演算出场地的物理力学参数。
早在1960年，F.E.Ri chart在基础振动的研究中就指出，弹性波在土体中的传播这门学科在土木工程中有着重要作用。
瑞雷波法地基检测原理与工程实例
原理与工程实例
PRESENTED BY RAINZHANG
瑞雷波法地基检测
CONTENTS
01 02 03 04
地震波成分
瑞雷波勘测原理 工程实例 小结
1
地震波成分分析
地震波
体 波 Body Wave
① P波（Primary ）
② S波（Secondary）
面波 surface wave
2
瑞雷波勘探原理
面波频谱分析方法（SASW）
分析面波的频散曲线建立近地表的面波速度剖面（面波相速度的测量）
瑞雷波频散特性:瑞雷波在非均匀介质中的相速度VR 随频率ｆ变化而变化
VR 2f i Nx / i
i 1 N
λR=VR/ f
Ｈ＝β·λ 求取相速度深度曲线VR－Ｈ
震源
有一定能量、有效波能量强、频带较宽、同点击发重复性好 类型：炸药震源、非炸药震源 ① 炸药震源：频谱宽、能量强、高频成分丰富 ② 锤击震源：锤击置于地面的钢板， 18磅或24磅 地表结构：潮湿密实地面效果好，干燥松软地面较差。 优点：可多次激发，重复性好（钢板与地面的耦合好） 缺点：频谱低于炸药震源，能量有限，不适合深层 H＜50m，锤击、小炸药量 ③ 高频震源枪：用震源弹射入浅孔(充水或潮湿的孔)，爆炸 激发地震波。 优点：定向发射，利于能量向下传播；高频成分丰富，利 于高分辩率勘探。 ④ 电火花和空气枪震源：多用于水上勘探
次生波。这类地震波与界面有关，且主要沿着介质的分界面传播，其能量随着与界面距离的增加迅速衰减，因而被称为面波。在岩土工程 中，分界面常指岩土介质各层之间的界面，地表面是一层较为特殊的分界面，其上的介质为空气（密度很小的流体），有时又把它称为自
瑞利波检测技术在高速公路改扩建工程中的应用
参 考文 献
［ ４ ］郑南 翔 ，牛思胜 ，许 新权 ． 重载沥 青 路面 车辙 预
［ １ ］苏 凯 ，孙 立 军 ． 车 辙 等效 温 度 确 定 方 法 探讨 ［ Ｊ ］ ．
大 连理 工大 学学 报 ，２ ０ ０ ６ ，（ ｓ １ ） ：１ ６ ２ — １ ６ ７ ． ｆ ２ １李 力 科 ． 高速 公 路 沥 青 路 面 早 期 车 辙 现 象 的 成 因［ Ｊ ］ ． 民营科 技 ，２ ０ １ ２ ，（ ２ ） ：２ ０ ４ ． ［ ３ ］关 宏 信 ，张起 森 ，罗增 杰 ． 考 虑 温 度 梯 度 沥 青 路 面 面层全 厚式 车辙 试验 ［ Ｊ 】 ． 土 木工 程学 报 ，２ ０ １ １ ，
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瑞雷波法在路基压实度检测中的应用
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瑞 雷波法在路基压 实度检测 中的应 用
曹 靖
（ 河北省 沧州 市交通运输局公路工程质量监督处 ，河北 沧州 ０ ６ １ ０ ０ ０ ） 摘要 ：在公路施 工 中，路基 压 实度 不足会 引起桥 头跳 车、路 面沉陷和 断裂 等 问题 ， 因此在路基 填筑施 工 中应重
度不 足引起 的 。因此在公 路路基 的施工 过程 中 ，
应 采 取 有 效 、可靠 的 检测 手 段 对 路 基 的压 实 度 进 行 检 测 ，从 而 确 保 公 路 路 基 的施 工 质 量 。 目前 ， 路 基 压 实 度 检 测 方 法 主要 有 灌 水 法 、环 刀 法 、灌 砂 法 以及 瑞 雷 波 法 等 。本 文 将 重 点 针 对 瑞 雷 波 检 测 方 法 展 开 探 讨 ，结 合 工 程 实 例 来 分 析 该 检 测 方 法 的操作 过 雷 波 法 进 行 路 基 压 实度 检 测 时 ，应 根 据 工 程 的具 体 情 况 和 现 场 的 特 点 布 置 检 波 器 。 各 深 度 的瑞 雷 波 速 主要 通 过 检 波 器 检 测 ，利 用 密
度 和 瑞 雷 波 速 度 之 间 的关 系 ，定 取 出 各 填 筑 层 的
高 效 等 特 点 ，因此 在路 基 压 实 度 检 测 中应 用 更 为
广 泛
１ ． １ 工 作原 理 瑞 雷 波 作 为 面 波 检 测 技 术 之 一 ，其 沿 介 质 与
大 气 层 接 触 的 自由表 面传 播 ，质 点 运 动 轨 迹 为 椭 圆形 ，介 质 的表 面 与椭 圆长 轴 垂 直 ，椭 圆长 轴 与 短 轴 之 间 的 比值 为 ３ ： ２ 。随着 检 测 深度 的增 大 ，瑞
瑞雷波在公路软基处理效果检测中的应用
瑞雷波在公路软基处理效果检测中的应用【摘要】瑞雷波技术是近年来发展速度加快的一种无损探测技术，具有诸多的优点，目前在软基处理效果检测中得到广泛的应用。
本文通过介绍了瑞雷波检测软基处理效果的基本原理及方法，以实例的方式分析了瑞雷波技术在公路软基处理效果检测中的应用状况，并总结和评价软基处理效果。
【关键词】瑞雷波；软基处理；效果监测；基本原理；物理条件随着我国社会经济建设步伐的不断加快，国家加大了对城市基础设施建设的投资力度，特别是城市公路的建设。
目前我国沿海地区大多数公路属于软土地基路段，由于这些软土地基具有含水量高、渗透性比较差、压缩性大以及厚度不均等特点，若在这种地基上建设公路、铁路等基础设施，很可能出现软土路基的沉降过大和路基在填筑过程中不稳定等问题。
因此，公路软基加固处理效果的检查工作就显得十分重要了。
瑞雷波作为地震波中弹性面波的一种，具有高效率、所获资料连续完整和准确率高等优点，能够快速、全面地检测出公路软基加固处理效果，目前在许多工程检测工作中有所应用。
1.瞬态瑞雷波检测软基强夯效果的基本原理理论研究和测试实践表明，土体的密实程度、承载能力及岩土体的物理力学性质与岩土瑞雷波在土中的传播特性存在极大的相关性。
瑞雷波对地基强夯效果进行检测的原理如图1所示。
在脉冲荷载作用下，位于地表的传感器接收到的基本上是R波的竖向分量信号。
瑞雷波经检波器1向检波器2依次往外传播，所接收到的信号是时间域信号，包含了多个单频瑞雷波，然后借助于频谱分析求得R波速度。
2.瑞雷波检测软基强夯效果的方法瞬态多道面波法采用单端激发的共炮点等道间距排列，选择合适的偏移距和道间距进行数据采集，然后将采集到的各道信号经过频谱分析和相关计算，得到频散曲线。
测线沿路基中间顺线路方向布置，按6次叠加、12道接受的方式连续探测。
（1）面波的激发。
瑞雷波的穿透深度与波长成正比，频率越低穿透深度越深，因此激发的瑞雷波的频带宽度决定了探测的深度。
瞬态瑞利面波法在公路工程勘查中的应用
瞬态瑞利面波法在公路工程勘查中的应用蒋婵君;曾高福;王海燕【摘要】瞬态瑞利面波因其简便、高效、无损等优点被广泛地应用于浅表层岩土工程勘察等领域。
本文介绍了瑞利面波法的基本原理,结合某公路工程勘查实例,对原始地震记录进行了面波提纯、相速度频散曲线提取和半波长解释,依据半波长解释结果对工区进行了分层,且分层结果与钻孔地质资料吻合,取得了良好的应用效果。
【期刊名称】《资源信息与工程》【年(卷),期】2018(033)006【总页数】3页(P158-159)【关键词】瞬态瑞利面波;频散;相速度;分层【作者】蒋婵君;曾高福;王海燕【作者单位】[1]桂林理工大学博文管理学院,广西桂林541004;[2]中国有色桂林矿产地质研究院有限公司,广西桂林541004;[1]桂林理工大学博文管理学院,广西桂林541004;【正文语种】中文【中图分类】U412.2瞬态瑞利面波勘探法是20世纪90年代后新发展起来的浅层地震勘探新方法，具有简便、高效、无损等优点。
面波速度同横波速度及岩、土力学参数有及密切的关系，因此该方法被广泛应用于浅表层岩土工程勘察和地基处理方面等领域。
1 基本原理假设距离震源依次有检波器A和B，两检波器之间的距离为Δx，检波器A记录到的时间信号是un-1(t)，其频谱为Un-1(f)；检波器B记录到的时间信号un(t)，其频谱为Un(f)。
假设波从检波器A传播到检波器B，Un-1(f)与Un(f)之间的变化完全由频散引起，则有：Un(f)=Un-1(f)e-i2πfΔx/vR(f)(1)其中，vR(f)为频率为f的瑞利面波的相速度。
根据式(1)即可求出不同频率f的相速度vR，即vR-f频散曲线(见图1)。
求出频率f的瑞利面波相速度vR后，根据半波长理论，该频率f的瑞利面波相速度λR/2可以近似反映f深度处地下介质的平均弹性性质，因此该频率f的勘探深度H近似为：H≈λR/2=vR/2f(2)根据式(2)，将vR-f频散曲线近似转换成vR-H曲线，即可了解不同深度介质的面波相速度，从而解决各类工程地质问题，这就是面波勘探的基本原理。
在高速公路边坡勘察中瞬态瑞雷波法的应用分析
在高速公路边坡勘察中瞬态瑞雷波法的应用分析瞬态瑞雷波法是一种比较常见的勘探技术，其在地质勘查中的应用比较广泛。
将瞬态瑞雷波法应用于高速公路边坡勘察中，能够提升地质勘察的效果，对边坡防治具有一定的促进作用。
本文主要对瞬态瑞雷波法进行探讨，并对瞬态瑞雷波法在高速公路边坡勘察中的应用进行分析。
标签：高速公路边坡勘察；瞬态瑞雷波法；应用分析边坡问题是高速公路建设过程中需要面临的重点问题，及时对高速公路边坡进行勘察和处理，能够保障高速公路的稳定发展。
在实际勘察过程中，高速公路边坡的数据资料难以获取，易对边坡稳定分析结果造成影响，从而为高速公路埋下安全隐患。
瞬态瑞雷波法可通过瑞雷波的扩散对浅层地质进行勘察，其在工程地质勘察中的应用效果比较优越。
1、瞬态瑞雷波法地震波可分为两类，包括面波与体波。
当体波在非均匀介质中传播时，就会出现投射现象与反射现象。
瑞雷波的出现是由于反射纵波与横波纵波相互干涉形成的。
瑞雷波勘探属于无损探测，其在工程建设中的應用范围相对广泛。
由于传统的瑞雷波勘探效果有限，已经无法满足工程建设的勘探要求，因此出现了瞬态瑞雷波勘探方式。
这种勘探方式可通过数据分析，从而得出地下不同深度的数据资料。
在进行瞬态瑞雷波的振动信号处理时，可选择瑞雷波处理软件。
这种软件可处理各种不同频率的瑞雷波，从而得出瑞雷波频散曲线。
然后对瑞雷波频散曲线进行分析，得出对应的深度，并将各深度介质中的瑞雷波速值求解出来。
检波器能够对瑞雷波信号进行接收和传输，并对信号进行初步的处理与保存。
在进行瞬态瑞雷波法应用时，可对多个检波器进行联用，只需一次瞬发便可得到横向上的速度剖面，使横向分辨率与勘探效率得到提升[1]。
自由表面传播的瑞雷面波具有一定的特性，其质点会处于振动状态。
若瑞雷面波传播深度上升，则质点的垂直振幅便会快速降低，瑞雷面波质点垂直振幅与水平振幅的能量多数处于二分之一波长范围内。
瑞雷面波在均匀介质中传播时，其传播的频率和波速之间并没有关联性。
瑞雷波法在路基填筑质量检测中的应用研究
第16卷 第12期 中 国 水 运 Vol.16 No.12 2016年 12月 China Water Transport December 2016收稿日期：2016-09-21作者简介：刘晓敏（1983-），女，江苏南通人，江苏东南工程咨询有限公司，从事交通公路工程专业技术工作。
瑞雷波法在路基填筑质量检测中的应用研究刘晓敏（江苏东南工程咨询有限公司，江苏 南京 210018）摘 要：针对三背回填、路基压实度不足，导致“桥（涵）头跳车”和路面沉陷或断裂现象突出等问题，提出了采用瑞雷波法检测三背回填、路基压实度。
在对瑞雷波探测技术工作原理及测试方法分析的基础上，采用瑞雷波探测技术对桥台和涵洞背部回填材料压实程度进行测试，并与灌砂法测试结果进行对比分析，确定瑞雷波探测技术在路基压实度测试中应用的可行性。
瑞雷波法可实现深层压实度检测，在控制高速公路路基工程质量中发挥了重要作用。
关键词：瑞雷波法；路基；压实度中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）12-0169-02一、引言评价路基填料压实程度的指标和方法较多，而压实度指标是当前路基填料压实情况评价最为常用的指标，公路工程施工中常用环刀法、灌砂法、灌水法等方法检测路基填料的压实度。
但在道路与桥梁、涵洞衔接处，桥台和涵洞背部回填的路基材料常出现粗颗粒和巨粒组较多的情况，采用常规的路基填料压实度检测方法难以获得可靠的最大干密度数值，导致桥台和涵洞背部回填材料的压实度指标出现偏差，难以确保填料的压实要求和工程的施工质量。
用沉降量或沉降率作为桥台和涵洞背部回填材料压实程度的评价指标具有一定的可行性，但只能对填筑层单层进行抽点检测，单个测试点的代表性不强，必须对大量测试点进行统计分析，导致测试过于繁琐，也存在一定的局限性和弊端，不适合道路工程建设的技术要求。
本文针对上述问题，结合永宁高速公路工程实例，论述采用瑞雷波法在检测三背回填、路基压实度中的应用.二、瑞雷波工作原理及方法瑞雷波属于地震波中的弹性面波，沿自由表面传播，在近地表的浅部其质点的振动轨迹为逆时针的椭圆，椭圆长轴与短轴的比例约为1.5倍，如图1所示。
瑞利波测试技术及其应用
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瑞 利 波 速 度 是 岩 土 层 所 固有 的 特性 ， 与 地 基 土 的 力 学 指 标 它
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密切相关 ， 尤其 是承载力 特征值 、 变形模量 Ｅｏ压缩 模量 、 、
动 力 触 探 击 数 Ｎ６ 标 准 贯 入 击 数 Ｎ。瑞 利 波 速 度 表 示 不 同 岩 ３ 、 土 界 面 下 弹 性 面 的 波 传 播 速 度 ， 不 受 地 下 水 影 响 ， 岩 土 的 密 它 与 实 度 关 系密 切 。
性 半 空 间 的 界 面 附 近 存 在 一 种 表 面 波 ， 是 由 于 自 由 边 界 的 作 瑞 利 波 波 速 。 它 用 ， Ｐ波 和 Ｓ波 相 干 涉 而 产 生 的一 种 表 面波 。 １８ 由 ８ ７年 Ｒａｌｇ ２ 瑞 利波 测试 方法 ｙｅ ｈ ｉ 发现 了这种波的存在 并揭示 ｒ其 在弹性 半空 间介质 中的传播 特 现 场 量 测所 需 的 主要 设 备 是 震 源 、 收 器 和记 录器 。 接 性， 因此 ， 这 种 表 面 波 通 称 为瑞 利 波 。 国 外 于 ２ 【 ５ 把 ０ｔ 纪 ０年 代 ｆ ＝ 震 源的频率成分及传感 器的间距直接影响着测试结 果 ， 它取 由 Ｊｎｓ 次将瑞 利 波法 用于 土木 工程 中… 。１７ ｏｅ 首 ９ ３年 ， 国 Ｆ 美 ． 决 于 所 需 测 试 土 层 的 深 度 ， 般 应 使 间 距 大 于 目标 深 度 的 一 半 ， 一 Ｋ． ｈｎ 人 利 用 瞬 态 瑞 利 波 来 研 究 地 质 问 题 ＿一引起 许 多 地 球 Ｃ ａｇ等 ２， 且取源 点至最近检 波器 的距 离等 于两个 检波器 之 问的距离 。一 物理学者的注意 ， 始 了对瑞利 波勘 探理 论及 方法 的深入 研究 。 开 般地 ， 为保证两个检波 器接 收到 的信号有 足够 的相位 差 ， 间距 其 １８ ９４年 ， ａａｉ Ｎ ｚｒ ｎ和 ｓｏ ３使 用重 锤作 为振 源 产生 瑞 利波 ， ａ ｔｋ ｊ 利 Ａ ｘ应 满 足 下式 ： 用 现 场 检 测 得 到 的 瑞 利 波 信 号 ， 过 频 谱 分 析 来 测 定 土 层 波 速 获 通 ／ ＜ △ ＜ ３ （） １ 得 成 功 。我 国 瑞 利 波 法 测 试 技 术 的 研 究 始 于 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 中 期 ， 过 几 十 年 的研 究 发 展 ， 利 波 测 试 技 术 已 经 在 很 多 领 域 得 经 瑞 到 了推 广 和 应 用 ， 且 取 得 了较 好 的效 果 。 并 此 时两 信 号 的相 位 差 △＆ 足 关 系式 ： ５满
瑞雷波在公路工程无破损检测中的应用
1.3 瑞雷波在工程无损检测方面的应用概况
瑞雷波勘探技术近几年来在工程领域中的应用得到了很大发展， 应用的范围 也逐渐扩大，如在地质分层、地层物理力学参数计算和密实情况判断、寻找地下 空洞、探测地下目标物体、检测灰土及强夯地基密实情况、公路路基及强化路面 检测、滑坡调查等方面，都取得了较好的应用效果。目前，瑞雷波勘探法已成为 浅层或超浅层地球物理勘探和工程岩体及施工质量检测的主要勘探手段之一。 1960 年，美国密西西比陆军工程对水路试验所开始研究面波的工程勘探方 法，但是由于当时的技术条件限制未能获得成功。1973 年，美国奇恩(F.K.Chang) 和巴尔莱德(R.F.Ballard)等人利用瞬态瑞雷波来研究浅部地质问题，并在第 42 届 国际地球物理勘探年会上以“ Reyleigh Wave Disperation Technique for Rapid Subsurface Exploration”为题报告了他们的成果，但当时未引起人们的关注。日 本人梅雄和佐藤等于 1982 年开发了 GR-810 型稳态面波勘探仪——佐藤式全自 动地下勘查机。 这种稳态面波法的成功应用， 标志着面波勘探进入了实用化阶段、
3
《道路用于无损检测的基本理论
瑞雷波法作为一种无损检测的方法， 主要是利用波在介质中传播会携带有介 质的信息，通过分析波动特征来了解介质内部的情况，并且不会对被检查物的使 用性能及形态受到损伤。利用瑞雷波具有两个主要的特性，一是瑞雷波在分层介 质中传播时的频散特性； 二是瑞雷波的传播速度与介质的物理力学性质的密切关 系。利用瑞雷波的这些特性可以解决许多实际问题，如：工程地质勘察、地基加 固处理效果评价、岩土的物理力学参数原位测试、地下空洞及掩埋物探测、公路 和机场跑道质量无损检测等。
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瑞雷波在混凝土隧道无损检测中的应用
瑞雷波在混凝土隧道无损检测中的应用摘要：随着我国隧道工程规模的不断扩大，其施工的质量和安全受到了更广泛的关注。
将瑞雷波运用于混凝土隧道的无损检测中具有多种显著优点。
本文分析了瑞雷波的原理和其在隧道无损检测中的应用，旨在为该工程的发展提供参考。
关键词：瑞雷波；混凝土隧道；无损检测混凝土隧道的主要材料便是混凝土，其质量直接关系到隧道的质量和安全。
但是由于施工条件、人为因素等问题，很多混凝土结构的承载能力和安全性能存在一定的问题，严重时会引发塌方等安全问题，危及人们的生命安全。
无损检测技术便是防止此类事故发生的重要的技术，混凝土质量检测方法众多，其中瑞雷波法是近些年来被广泛应用的无损检测方法。
1瑞雷波概述1.1瑞雷波进行工程勘测的原理弹性波在不同介质的界面上会有不同的反射、折射效果，并产生界面波，其中沿表面传播的被称为表面波。
瑞雷波是面波的一种，其一般在介质的自由界面内传播，不同介质的物理特性决定了瑞雷波的形成和传播。
瑞雷波传播时，其介质的质点震动平面与波的传播方向所在平面垂直，振动轨迹是逆时针的椭圆形，振幅随着深度的增加呈现出指数函数形的急剧减小，其传播速度比横波略小。
瑞雷波最初是由英国学者瑞雷确定，所以被称为瑞雷波。
瑞雷波在进行工程勘测时，主要依据的原理是波在介质中传播会反映介质的相关信息，通过分析波的动态特征可以了解介质的内部情况，且不会对介质的形态和性能产生影响，所以瑞雷波被广泛应用于工程的无损检测，本文重点分析其在混凝土隧道无损检测中的应用。
横波速度Vs、纵波速度Vp、瑞雷波速度VR和弹性常数之间的关系如下（E是介质的弹性模量，v是泊松比，ρ是密度）：由公式（3）可见，在介质不变时，瑞雷波和横波的传播速度成正比，所以可以使用瑞雷波的传播速度评价介质的性质和质量。
另外，瑞雷波的波长λ、瑞雷波传播速度VR和频率f之间的关系如下：当速度不变时，频率越高，其波长越短，短波长的瑞雷波只能穿透介质的表层；相应的，频率越低，其波长越长，则该波长的瑞雷波几乎能穿透整个介质层。
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浅议公路工程中瑞利波测试技术及其工程应用
摘要：近年来发展起来的表面波法为公路工程剪切波速度的测试提供了一个高效快捷的手段。
它无需在地层中钻孔，震源检波器均布置在地表面上，是一种经济、可靠且适用范围广泛的原位测试方法。
随着瑞利波法实测技术和资料解释理论的发展，这一新技术已被广泛用于公路工程勘察、地基加固效果评价、工程质量检测等方面。
关键词：公路；瑞利波；稳态瑞利波；瞬态瑞利波
中图分类号：x734 文献标识码：a 文章编号：
0引言
土体剪切波速度的测试是土动力学, 波浪荷载、爆破、施工振动及机器振动和地震工程学研究中的一项重要内容，也是近年来发展起来的浅层地震勘探和对已加固地基进行科学评价的一项新技术。
过去，剪切波速度的原位测试方法大多采用体波, 压缩波或剪切波. 作为试验信号，而把表面波作为干扰信号处理，由此发展了上孔法、下孔法、跨孔法、孔底法、孔内法及地震锥探法等多种形式。
其中，跨孔法被认为是测定土的剪切波速度最可靠的方法。
这类方法原理较为简单，一般假定波沿直线传播，只要测出波的传播距离和历时即可计算出波速。
然而，由于测试时必须在地层中钻一个或多个孔，所以其测试费用比较昂贵。
近年来发展起来的表面波法为土体剪切波速度的测试提供了一个高效快捷的手段。
它无需在地层中钻孔，
震源检波器均布置在地表面上，是一种经济、可靠且适用范围广泛的原位测试方法。
它主要包括稳态瑞利波法和瞬态瑞利波法。
国外于50 年代由jones 首次将稳态瑞利波法用于土木工程中。
我国以80年代由日本引入gr810仪器系统为代表，开展了大量的试验研究和测试工作。
由于稳态瑞利波法测试设备较为复杂，重量也大，所以开发一种测试设备较为轻便，测试速度更快的测试方法成为必然。
鉴于瞬态激振的功率谱分布不均，频率能量太小而随机干扰大，目前又发展了一种新的面波勘探方法，即瞬态多道瑞利波测试技术。
它可以通过多次叠加和多道相关叠加，使得频谱能量加大，干扰减少，测试结果更为可靠。
1瑞利波测试原理
稳态瑞利波法的测试由电磁式激振器产生某一频率的稳态震源，震源和检波器在测线法，按直线布置。
通过缓慢移动两检波器的相对位置，使两检波器处于同相位置，则构成了稳态瑞利波法最简单的测试方法。
由日本推出的gr-810型测试系统在我国应用得较为普遍。
检波器接收到的面波信号由地震仪记录，再经滤波器滤波后，由计算机对两道记录进行相关分析并计算面波传播的时差，进而确定该频率下的传播速度。
目前，已有多种瑞利波测试信号分析处理系统，如es1225 等。
中国科学院武汉岩土力学研究所研制的
rsm-16h型动测仪配有便携式微机、液晶显示屏等硬件和信号分析的专用软件，如频谱分析、功率谱计算、相关处理等。
rsm-16h仪的显示屏上有游标线辅助读数等功能，可取代目视读数方法。
为提
高计算vr的精度，可读取多个相位的时差,求平均值。
瞬态瑞利波法由于使用重锤或其它脉冲荷载作为震源，故其设备简单、轻便，效率更高。
在脉冲荷载作用下，位于地表的传感器接收到的基本上是r波的竖向分量信号。
瑞利波经检波器1向检波器2往外传播。
所接收到的信号是时间域信号，包含了多个单频瑞利波，必须借助于频谱分析才可能求得r波速度，所以这一方法也称为表面波频谱分析（sasw）。
2剪切波速的反演计算
由实测r波频散曲线反演成层介质剪切波速度是r波法中的主要研究内容之一。
迄今为止，虽然已有多种反演方法，但应用效果并不十分理想。
其原因是，理论上讲，只要给定了土层结构模式，就可以求出相应的r波频散曲线。
反过来，由r波频散曲线去推求土层的结构模式却并非是线性的和唯一的。
一般的做法是，先给出一个反演模式，对一假定的初始条件进行计算并与实测频散曲线加以比较。
反复修改参数，使计算值与实测值比较吻合。
国内学者利用瑞利波波速主要决定于土层剪切波速的特点，在分析了瑞利波波速对剪切波速的偏导数随土层深度变化规律的基础上，用加权法建立了瑞利波波速与土层剪切波波速的近似关系，结合地球物理勘探中的剥层法及工程勘探中的半波长法，提出了相应的反演方法。
利用跨孔法的实测资料，对该方法和半波长法进行对比分析，认为所建议的方法优于半波长法。
3瑞利波法在公路工程中的应用
3．1地层剪切波速度的测定
瑞利波测试最直接、最主要的目的便是确定地层的瑞利波速度，进而反演剪切波速度，为土的动力特性和地震工程中的分析和设计提供参数。
在杭州某地同时用稳态法和瞬态法测试土层的r波频散曲线。
分析表明，两种方法的测试结果相当接近，其中瞬态法有明显的优势：测试设备简单，测试过程简便，测试土层深厚。
陈云敏等根据几个工程的比较试验，认为瞬态法（sasw）法和跨孔法测试的剪切波速在深层基本一致，而在浅层瞬态法更符合实际结果。
adobe等利用瞬态瑞利波法在加拿大西部进行了6个场地的现场试验，场地土类包括十分坚硬的冰渍土、冲积三角洲沉积物及极软弱的有机质粘土。
今后，需进一步改进低频信号源以增加探测深度，也需改进高频信号源及高频信号接收器以改善表层土的可测性和分辨能力。
3.2工程勘察及地基土类型的划分
利用剪切波波速(或r波波速)沿地层深度的变化关系可对地基土进行勘察，从而减少钻探工作量，降低勘察成本。
一般认为，剪切波速度沿深度的突变或异常是地基土的分层界面引起的。
溶洞、空穴、裂隙、坚硬异物的存在均会引起剪切波速度的异常，探明异常曲线的特点便可推测产生异常的原因。
另外，由分层剪切波速度，根据有关规范可定出其土类，进而进行工程设计。
3.3确定地基承载力及评价地基加固效果
通过建立标准贯入击数与剪切波波速之间的相关关系来间接评
价地基的承载力。
根据不同地区的工程经验已经建立了多种类似的关系，如日本土质学会关系式、日本公路桥涵设计规程及我国的许多关系。
也可以直接建立地基承载力与r波波速之间的经验关系来确定地基承载力。
通过地基加固前后剪切波速度的变化可直接评价其加固效果。
它适用于强夯加固、袋装砂井、碎石桩地基以及深层搅拌法等地基。
某强夯加固地基，加固后6.5m以上土层r 波速度明显提高。
土工
试验资料表明，填土地基的密实度和压缩模量有较大程度的提高。
而6.5m以下，加固前后两条曲线基本重合，说明该场地加固有效
深度达6m 左右。
对杭州某粉砂地基振冲碎石桩加固前后分别采用sasw 法和跨孔法测定了其剪切波波速剖面。
测试布置时，sasw法
的波传播路径穿过桩及桩间土，而跨孔法的波传播路径位于桩间土，所以在深度小于5m范围内sasw 法的测试结果明显大于跨孔法的结果。
分析认为，sasw 法所得结果比跨孔法能更好地反映复合
地基的整体特性，可作为评价这类地基抗液化性能的依据。
结论
瑞利波勘探技术是近年来发展起来的一种新的方法, 有关的理
论及应用有待进一步深入研究。
稳态瑞利波法对解决地面工程中的浅层地质问题已取得一定效果。
瞬态瑞利波法除可用于地面工程外, 由于其仪器轻便、便于防爆、施工简单, 因此在地下工程下应用有广阔的前景。
在现有理论及应用研究的基础上, 有关部门在时机成
熟的时候应组织专家尽快建立有关瑞利波进行工程勘探的技术规范, 使瑞利波勘探的推广应用走向规范化的发展轨道。
参考文献
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