瑞雷面波法在公路工程质量检测中的应用研究

瑞雷面波法在公路工程质量检测中的应用研究

黄飞

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摘要：随着我国社会经济的不断发展，公路工程作为加强区域连通、便于人们出行的基础设施，我国愈加重视公路工程的建设，而公路工程质量检测也成为了相关部门应当完成的重要任务。瑞雷面波检测作为一种无损地球物理检测勘探方法，因其具有操作便捷、检测高效、检测条件少等方面的特点和优势，得到了较为广泛的应用。将瑞雷面波法应用到公路工程质量检测当中，不但能够避免对公路工程造成破损，还有助于满足公路工程的发展需求。本文将从瑞雷面波法概述、公路工程质量检测现状、瑞雷面波法在公路工程质量检测中的应用优势以及具体应用四个方面进行分析和论述。

关键词：瑞雷面波法；公路工程；质量检测；应用

公路工程的质量作为影响行车安全以及人们生命健康安全的重要因素，保证公路工程的质量逐渐成为维护社会秩序稳定，保障人们安全的重要手段和措施，加强对公路工程质量的检测也具有一定的必要性。而在公路工程质量检测中，以往人们通常采用公路路基检测、路面质量检测等方法，其往往需要对公路工程开挖，会对公路工程造成损坏，且易受到多方因素的影响，对公路工程质量检测的结果产生影响。在相关部门对无损检测方法探索之下，瑞雷面波法被引进，其能够在不对公路工程造成损坏的情况下对其质量进行检测，满足了相关部门的检测方法需求，也能够极大程度上提升公路工程质量检测的整体效果。

一、瑞雷面波法概述

（一）原理

通过对相关数据调查和分析可知，瑞雷面波法根据击振震源的差异，可以分成稳态瑞雷面波和瞬态瑞雷面波两种状态。瞬态瑞雷面波检测法需要先对路基上激发的瞬态瑞雷面波的频散曲线进行求取，再结合在不同频率瑞雷面波的情况下，其波长存在不同的原则，结合其平均速度的数值，直接反映出不同深度的介质性质。之后，再借用分析频散曲线图的方法，对拐点法或是渐近线法进行选择，确定各分层介质的分层界面，然后，利用等效半空间法，计算不同介质层的瑞雷面波波速，再构建瑞雷面波波速与路基路面分层介质物理力学参数之间的关系公式，以此方式发挥瑞雷面波法的检测价值，实现对公路工程质量的无损检测[1]。

图1：瑞雷面波法检测原理图

（二）特点

通过对相关内容进行了解可知，瑞雷面波法和主要具有以下几个方面的特点：

第一，瑞雷面波法所需要的检测设备相对较为轻便，并且质量检测流程较为简单、方便，不但能够减少公路工程质量检测所需的人员，降低人力成本支出，还可以避免检测过程中造成资源的过度消耗，减少公路工程质量检测所需的资源成本，减少检测所需的总体费用。

第二，瑞雷面波法的质量检测速度较快，其质量检测的结果通常可以在当场就直观呈现出来，在检测后的2小时至3小时之内，就可以进行正式结果的提交，更加适用于对公路工程质量的现场检测，在检测之后再对其检测数据进行深入的分析。

第三，瑞雷面波法具有较高的公路工程质量检测效率，能够使点检密度进行提升，进而对公路工程质量检测的质量进行有效的控制。

（三）注意要点

第一，在采用瑞雷面波法对公路工程路基压实程度进行检测时，应当注意对不同的填土路段，应当建立不同的瑞雷面波波速和路基土干密度的关系公式。

第二，采用瑞雷面波法的频散曲线图拐点对公路路面结构分层进行判断，对结构层的厚度进行分析，这一方法虽然较为简单且具有一定的可行性，但是在面对精度较高的情况时，对其进行分辨则会存在一定的难度，也会因为结构层介质物理力学性质差距不大，在频散曲线图表现上并不明显的情况，而难以对其进行有效的识别。

第三，由于水泥品种、水灰比、施工工艺、后期养护等方面的差异会对混凝土的性能产生不同的影响，导致其波速和强度回归系数也会出现变化，所以只有在对瑞雷面波波速与路面强度的公式进行校验之后，再对其进行应用。

第四，由于路基路面地基模型具有一定的也属性，所以，在对路面强度和厚度进行质量检测时，应当保证其检测频率在3000Hz至5000Hz左右，且区分范围应当在30厘米左右，这样才能够在一定程度上保证质量检测结果的准确性。

二、公路工程质量检测现状

公路工程作为我国近年来基础设施建设的重点，在公路工程建设完毕之后，应当定期对其质量进行检测，这样才能够确保公路工程的施工质量，并且保证公路工程的安全使用。而路基土压实度、路面厚度与强度作为其中较为重要的评定指标，想要对这些指标进行检测，最常用的检测方法依旧为破损检测法，例如，对路基土压实度的检测主要采用灌砂法和环刀法；对路面厚度的检测主要采用钻芯法；对水泥混凝土路面强度的检测主要采用钻芯法和弯沉测定法。但由于这些检测方法往往会受到人为因素或是外部环境因素的影响，不仅会对公路工程的路面造成损坏，还会因随机抽样的因素，对检测结果的准确性造成影响，难以全面、准确的对公路路面的实际质量情况进行反映。除此之外，由于此类质量检测方法通常需要先取样、后试验，才能够得出检测的结果，其流程较为复杂，且出结果的速度相对较为缓慢，难以实现对公路工程质量的实时检测和监控。

三、瑞雷面波法在公路工程质量检测中的应用优势

最近几年，国外在面波测试技术的发展上较为快速，我国也对面波测试技术进行引进，将其应用于浅层地震勘探工作当中。面波测试技术主要是对面波的频散特性进行利用，借此对地下介质的特性进行分析。而采用瑞雷面波法可以对路面结构各分层介质的刚度、强度以及基层、垫层压实度进行测量，无需对路面钻孔取样，只需对采用瞬时垂直冲击的方式冲击路面结构的表面，出现以振源为中心的瑞雷面波，并通过对力锤重量以及锤头进行调整的方式，对瑞雷面面波信号进行控制，并利用互谱分析技术，达到对不同深度分层介质的力学参数进行检测的目的，进而对路面进行无损质量检测[2]。

四、瑞雷面波法在公路工程质量检测中的具体应用

（一）瑞雷面波法在公路路基压实程度检测中的应用

在相关学者的研究下，发现弹性波的速度受到岩土介质骨架的影响，所以，弹性波的波速能够对岩土体的工程性质进行直接的反映，并对其动力参数进行确定，岩土体的各种动力参数与波速之间具有较为密切的关系。而通过对其相关公式进行分析可知，弹性波波速与岩土体力学参数之间具有一定联系，由于瑞雷面波波速与横波波速接近，所以，可以直接对面波波速进行检测，并将其换算为横波波速，并借助横波波速反应岩土体的软硬程度，即压实程度。

在采用瑞雷面波法对公路路基压实程度进行质量检测时，可以从路堤土体的视角进行分析，由于路堤土体之间的填料压实度存在一定程度上的不同，而这一不同则会引起路堤土体横向或是纵向的不均匀性，借助瑞雷面波对面波勘探点进行布设，通过波速的变化可以展现出不同深度路堤土体在物理力学性质上的差异，而在对不同探测点同一深度波速变化中可以看出路堤土体横向的不均匀性。一旦路堤土体纵横向强度之间存在着较大的差异，那么则会导致路堤土体出现不均匀沉降的现象，进而导致路面出现横纵裂缝或是沉陷等公路路基病害，影响公路的安全运行。

所以，在采用瑞雷面波法对公路路基压实程度进行检测时，应当借助大量实例开展对比试验的方式，对试验系数进行确定，在通过实验室对检测现场路基土进行取样点方式，开展重型击实试验得到路基土的最大干密度，进而采用压实度计算公式，对路基土的压实度进行计算，进而完成公路路基压实程度的检测，判断公路路基的病害情况[3]。

（二）瑞雷面波法在公路路面结构分层检测中的应用

采用瑞雷面波法对公路路面结构分层质量进行检测，主要借助频散的特殊性。在均匀性较强的半无限空间的介质表面中,瑞雷面波在稳定的传播速度下，不会受到频率的干扰而发生变化，频散曲线图是以一条直线的形式呈现出来。一旦瑞雷面波在多层介质内传播，那么其波速则会受到频率的干扰而发生变化，频散曲线图以一条变化的曲线的形式呈现出来，且其变化趋势与深度变化相一致。产生这一现象的主要原因在于瑞雷面波存在的频散的特殊性质，一旦瑞雷面波出现介质的转换，那么瑞雷面波的频散曲线会受到介质差异的影响，出现突然变化的节点。所以，在采用瑞雷面波法对公路路面结构分层质量进行检测时，只需要对频散曲线图是否存在突变节点进行分析，就可以对路面结构的分层状况进行明确。

（三）瑞雷面波法在公路路面强度质量检测中的应用

正如大家所知，瑞雷面波的波速与其传播介质的力学性质具有密切的关联，并且其在分层介质传播中存在频散的特殊性质，那么借助大家已经知道的各层瑞雷面波的波速与其强度之间的关系，就能够对公路路面的各层介质的实际强度进行分析。在弹性波理论当中，介质的力学性质能够通过纵波波速、横波波速以及介质密度三种数值进行呈现，而介质力学性质又能够对混凝土的抗压强度和抗折强度进行直观的反映。所以，想要对公路路面的强度质量进行检测，只需要经过一系列的计算过程，计算水泥混凝土路面的强度，由此则能够对路面个分层介质的强度进行估算，进而对公路路面强度质量进行检测，对其结构进行判断[4]。

结束语：

综上所述，虽然瑞雷面波法在我国的发展时间并不长，但是由于其具有一定的便利性、经济性、高效性等特点，使得其成为了近几年我国公路工程质量检测中较为常用的方法，其在我国公路工程当中也具有较为广阔的发展空间。因此，相关部门在对公路工程质量进行检测的过程中，应当重视对瑞雷面波法的应用，将其应用在公路路基压实程度检测、公路路面结构分层检测、公路路面强度质量检测当中，使其发挥自身的无损检测作用，在不对公路工程产生损坏的情况下，对其质量状况进行获取，再定制个性化的养护方法，使公路工程的质量得到增强，使人们出行的安全性得到保障。

参考文献：

[1] 刘强. 瑞雷面波法在公路工程质量检测中的应用研究[J]. 工程与建设,2022,36(5):1376-1378.

[2] 李波,周斌,奉建军. 瑞雷面波法在铁路隧道仰拱厚度检测中的应用[J]. 现代隧道技术,2021,58(5):173-178.

[3] 师欢欢,张兴. 基于瑞雷面波法的强夯地基质量评估方法[J]. 工程与建设,2022,36(5):1341-1343,1367.

[4] 董昌帅,袁浩,高建奇. 瑞雷面波法在高速铁路涵洞过渡段检测中的应用[J]. 世界家苑,2021(12):53-54,81.