地基加固效果评价中面波检测技术的应用

地基加固效果评价中面波检测技术的应用

摘要：面波法检测技术，是瑞雷面波法检测技术的简称。面波法检测技术，自被提出以来，就备受看好，经过十多年的发展与完善，现在已经在地质勘探学领域被广为使用。面波法检测技术，凭借自身优势得到工程施工的广泛青睐，因为它和传统的钻孔检测技术相比较，不但省时而且能有效控制成本投入。以地基施工为例，将面波检测技术用于反应地基牢固性的检测过程中，最后得面波法能够很好反应地基牢固情况这一结论。利用面波法行地基牢固性能检测时，简单易操作，而且也不会对周围环境造成破坏。通过作者的论述对今后工程地基施工将会有很大帮助，也为面波检测技术的应用，提供了很强的理论依据。

关键词：地基加固；面波检测；原理；应用实例

瑞雷面波法，在检测领域的好评，主要归功于，人们可以利用它获得的面波速度，用物理方法结合数学计算，将得到的面波速度进行衍生换算，最后可以得到帮助分析地基牢固性能的有关参数。这些参数依次是，恒波波速、地基密度、弹性模量等，通过对这些参数的分析判断出的地基牢固性可以很好的反应出施工工程的地基实际牢固性能。

面波检测技术的工作原理

利用面波法测试地基的牢固性，主要是应用的瑞雷面波的物理性质。简单的说面波测试技术，其实就是一种通过对波在介质中的传播情况反映出来的特征，判断工程的施工质量的方法。

面波技术的的具体原理，可以描述为：当我们对一个水平介质面，进行竖向震动，会在水平介质面产生一种动态的振动波，这个动态就是瑞雷波。瑞雷波在介质中的传播特征具有频散特性，波长因为介质密度的不同表现出不同，在不同介质中穿过的深度也不同；依据这些特征，我们可以得出，瑞雷波的传播速度与介质的物理力学性质密切相关这一结论。为了验证我们的结论，我们通过实验研究证明，瑞雷波能量约占整个地震波能量的百分之六十七，且主要集中在地表以下一个波长的范围之内，而传播速度恰好是半个波长范围以内，介质震动的平均传播速度。所以得出瑞雷波法的测试深度为半个波长，最后得出瑞雷面波波长与速率及频度有的关系是，当传播速度不变时，频率越低，测试深度就越大。这一关系的证明，对我们利用面波技术检测地基牢固性提供了理论依据。

面波检测技术在具体工程中的应用实例

面波测试技术在我国的工程建筑施工领域备受青睐，本文主要以某水库变电站10kV配电室的施工过程为例进行论述。

（一）对地基进行面波检测前，的准备工作

1、在工程开始前。我们通过对实际地质情况进行勘探，勘探结果表明该配电室位于高坡土地区(坡土厚度3m～13m)，但是在后期的实际施工过程中，我们发现地面出现沉降，沉降幅度的最大值达到50mm。因为沉降现象会导致电缆沟多处开裂并引起其他多种病害的问题出现，所以我们采取措施，以达到加固地基软弱土体的目的，防止配电室地面和电缆沟继续产生不均匀沉降情况的蔓延。因为对实际施工现场的沉降情况的判断，最后我们得出只有利用灌浆的方法，才能达到抬升下沉部位的，减少沉降差，恢复沉降沟渠正常使用功能的目的。所以我们联系某化学灌浆有限责任公司，对沉降情况的进行考察分析，研究解决方案，最后决定采用“DCG工法”在配电室电缆沟底进行化学灌浆处理，以达到施工质量不再继续恶化的目的。

2、在对配电室的施工现场的位置进行考察时，我们发现施工场地，位于西侧的一个斜坡上，斜坡最高点距水平地面的距离为，二十二米到三十三米之间。所以要保证施工质量，必须对施工产地进行平整处理，将该地段规划为，全部开挖地段。对开挖地段进行地质结构探测，发现开挖区的底层主要由全岩、强风化页岩、砂岩等构成；地层上部以填土层为主，一小部分为粘土层；所以设计开挖深度不能超过七点六米。因为竣工后的配电室处在新近填土区上，所以施工场地固结度低，压缩性高，易产生不均匀沉降，面波速度较低。与灌浆前夯实的地基土相比，经过灌浆加固后的地基土的介质密度和力学性质均发生了较大变化，面波速度较高，可用面波速度的变化来反映地基土体的灌浆加固效果。

3、在使用面波检测技术之前，做现场试验，根据场地情况，选择合适的工作参数，如偏移距、道间距、记录长度、采集间隔等。本次作业仅在灌浆段内选择部分点进行检测，检测仪器采用SWS一3型多波列数字图像工程勘探与工程检测仪。经现场试验确定的主要技术指标为：4Hz检波器，24P铁锤作为激发震源，12道接收，偏移距5m，道间距lm，采样间隔0．20ms，记录长度1024ms，通频带宽q一4000HZ。

（二）、面波技术开始对地基牢固性进行检测

1、在面波技术开始对地基牢固性进行检测的时候，我们要注意对现场现接收到的瑞雷面波进行数据的采集。对施工现场采到的数据进行处理，在这一过程中一旦发现数据与勘察要求有出入，必须进行补测工作，保证现场资料的质量。当数据质量能够保证客观准确时，对采集的数据进行内业整理和解释。

2、在面波技术开始对地基牢固性进行检测的时候，根据场地地形特征和地基土的地质条件，设计了多个面波勘探点：其中w1、w2、w11、w12、w1

3、w1

4、w15为灌浆前面波点编号，w2、w3、w4、w

5、w7、w8、w9、w10为灌浆后面波点编号。根据面波点波速分层结果，可确定各组的地基土层厚度，由于灌浆仅限于地基土，对比分析过程中，只提取灌后面波点地基土层的波速与灌前的波速进行对比，我们即可得到我们想要的结果。

3、在面波技术开始对地基牢固性进行检测的时候，对灌浆前面波点地基土层进行波速一致性分析：由此得出，配电室场地内外地基土的特性基本一致，灌前与灌后面波波速具有可比性，可利用灌浆后波速的提高率来对地基土体的灌浆加固效果进行评价。对灌浆后面波点地基土层进行波速频度分析可以得出，波速随深度增加而变大，灌浆效果较优的面波点的波速分布集中度较好，由浅到深波速值近呈线性变化，斜率较小，波速值随深度增加明显变大；灌浆效果一般的面波点的波速分布集中度较差，斜率较大，波速值随深度增加变化不大。

（三）、统计面波技术开始对地基牢固性进行检测时采集到的数据

1、通过对面波技术对地基牢固性进行检测时，所采集到的数据进行统计分析，我们可以发现地基土经化学灌浆处理后，面波波速得到较大提高，提高率在2％～493％之间更利于观察，提高后的面波波速平均值在21％～261％之间，各点灌浆后的面波波速，提高率总体平均值为132％；面波探测技术的对应深度，在8m～12m之间的地基土层中，波速提高率在46％～209％之间，平均波速为139％；面波探测技术的对应深度在O～8m之间的地基土层中，波速提高率在2％～493％之间，波速平均值在21％～261％之间；面波探测技术的探测结果可以充分说明，经过灌浆之后的地基土体的力学性质得到了明显加强，实现了地基牢固性能的根本要求。

2、灌浆前地基土体的剪切波速值VS＝140～250m／s，土质属中软土；灌浆后检测段内地基土体的剪切波速值VS>250m／s，土质改变为中硬土。面波检测技术可以证明，经过化学灌浆处理之后的地基土体，可使地基土体的土质类型发生改变，所以灌浆明显显著提高了地基的牢固程度。

结语：

通过本文对面波技术原理的阐述和说明，以及面波技术在该水库变电站10kV配电室的施工过程的实际应用，所发挥出的作用的叙述，我们可以得出瑞雷面波法是地质探测领域的重要手段之一这一结论。瑞雷面波探测技术，实现了岩土工程施工过程中，勘探工作的复杂化转为简单化这一构想。通过在实际施工过程中的，不断进步和完善，现如今的面波技术，常常通过对土层波速的反应提供给我们分析数据，帮助工程进行施工场地选择与划分，和施工土层的选择与划分，等工作的顺利展开。面波技术依靠其自身优势，还能很好的反映出地质体的情况，帮助工程施工顺利进行的同时，也保障了施工效率的高效性。工程施工的工作效率提高，反应出的施工情况准确了，加上面波法灵活的操控方式，这都决定了面波技术倍受青睐的地位。但是，面波技术在检测地基加固情况时，对工程的工作布置情况和面波技术的参数采集方式要特别注意，只有选择正确的施工设备，避让开一些影响波的传播地面震动，才能使面波技术真正发挥自身优势，缩短施工工期，对周围环境也不造成伤害。