瑞雷波基本原理

1.1 基本原理
瑞雷波是一种面波，它在介质的自由界面附近传播，其形成与传播直接与介质的物理特性有关。

在二维空间中，瑞雷波传播时，其介质的质点振动图像是逆时针的椭圆形，椭圆的长轴垂直于自由界面，短轴与波的传播方向平行，长轴约为短轴的1.5倍，在三维空间有同样的情形。

瑞雷波就是靠这种形式的质点振动及质点与质点间的相互影响传播的。

由理论公式推导可知，瑞雷波传播的速度约为同介质内横波速度的0.92倍。

由此可知，瑞雷波的传播速度可以反映介质的物理特性和存在状态。

研究证明：瑞雷波能力主要集中在地表下一个波长的范围内，而传播速度代表着半个波长范围内介质震动的平均传播速度。

因此，一般认为瑞雷波法的测试深度为半个波长。

而波长与速度及频率有如下关系：
设瑞雷波的传播速度为V R，频率为f R，则瑞雷波的波长λR为：
λR=V R/f R
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性特征来进行工程地质检测的物探方法。

瑞雷波有三个与被测地层有关的主要特征：
A、在分层介质中，瑞雷波具有频散特性；
B、瑞雷波的波长不同，穿透深度也不同；
C、瑞雷波的传播速度与介质的物理力学性质，密切相关。

1.2 测试方法
瑞雷波检测方法一般分为瞬态法和稳态法两种。

这两种方法的区别在于震源不同。

瞬态法是在激震时产生一定频率范围的瑞雷波，并以复波的形式传播；而稳态法是在激震时产生相对单一频率的瑞雷波，并以单一频率波的形式传播。

瞬态瑞雷波法其工作原理见下图
1.3 记录评价
本次监测共获瑞雷波原始记录108个，其代表性记录见附图1~4。

由原始记录可见，施工现场参数选择恰当，记录完整清晰，干扰小，中低频成分丰富，客
观地反映了试夯体介质的情况，经数据处理，可以有效的揭示介质密实度的分布，完成本次监测任务。

1.4 试验资料处理与解释
瑞雷波测试采集到的原始资料是瑞雷波沿地面传播的振动波形（如附图1~2），对这种资料进行计算处理和解释后，才能得到所需要的测试成果。

瞬态瑞雷波资料的主要处理解释内容为：
(1) 对道间波形进行互相关+21-=u t+u t dt γτ∞
∞
⎰（）（）；
(2) 利用互相关函数求出两个检波点间各频率波形的相位差()f ϕ；
(3) 利用2/R v f x πϕ=计算出各种不同频率的瑞雷波速；
(4) 绘制瑞雷波频散曲线v R ~H ；
(5) 对频散曲线进行解释，计算出承载力f k 、地基深度h 值；
(6) 根据原始记录和频散曲线，计算复合地基变形模量标准值E 0。