瑞雷波技术在巨粒土路基检测中的应用

论文摘要

由于传统的路基施工质量检测与评价方法—压实度检测法在巨粒土路基检测中具有很大的局限性,难以适用。论文依托重庆市科技攻关项目“基于不均匀沉降控制的山区巨粒土路基质量评价指标与检测方法研究”,在借鉴国内外相关研究成果的基础上,基于目前国际上的先进方法和技术水平,采用理论分析、室内试验、实体工程应用等方法和手段,对瑞雷波在巨粒土路基中传播的横波波速和动态回弹模量之间的关系进行了较系统、深入地研究。运用动态回弹模量来检测、评价巨粒土路基的施工质量。首先,介绍了瑞雷波检测的理论基础,分析了瑞雷波频散曲线的正反演方法及影响频散曲线的因素。论文利用改进的Knopoff方法,较好地解决了高频有效数字的损失。在瑞雷波反演中采用改进的小生境遗传算法,实现了变参数和定深度遗传反演,缩短了分析时间,提高了分析准确率。其次,基于瑞雷波的频散特性及瑞雷横波波速与巨粒土路基动态回弹模量间的密切相关性,结合附加质量法获取巨粒土路基的密度和纵波波速。并将其作为初始值反演瑞雷横波波速,按照巨粒土路基层厚度加权平均,最终得到巨粒土路基动态回弹模量的表达式。采用由重庆交通科研设计院自主编制开发的多道面波分析系统MASW处理波动检测数据,反演横波波速,由此计算巨粒土路基的动态模量并与FWD(落锤式弯沉仪)结果相互验证。最后,将瑞雷波法应用到实体工程中,结果显示,附加质量法计算巨粒土路基的干密度和水袋法结果比较一致,具备较高的精度,可以由附加质量法获取巨粒土路基的密度作为瑞雷波反演的初始值;瑞雷波法测试的巨粒土路基动态回弹模量和FWD法测试的结果虽然具有一定的误差,但满足一定的误差范围,在工程中是可以接受的。因此,可以用瑞雷波方法检测巨粒土路基的动态回弹模量来评价其施工质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目标与意义
• 1.2.1 研究目标
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 国内外研究概况
• 1.4 研究内容和技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究思路
• 1.4.3 关键技术
• 1.4.4 技术流程
• 第二章 瑞雷波检测的理论基础
• 2.1 均匀半空间介质中的瑞雷面波
• 2.2 多层介质中的面波传播特性
• 2.3 面波频散计算的Knopoff 算法
• 2.3.1 Knopoff 算法的基本理论
• 2.3.2 高频范围频散函数的计算
• 2.3.3 Knopoff 算法计算频散曲线多阶性分析
• 2.4 频散曲线影响因素分析
• 2.4.1 厚度对频散曲线的影响
• 2.4.2 密度对频散曲线的影响
• 2.4.3 横波速度对频散曲线的影响
• 2.4.4 纵波速度对频散曲线的影响
• 2.5 瑞雷面波反演方法
• 2.5.1 遗传算法
• 2.5.2 遗传算法中的小生境法
• 2.5.3 对小生境遗传算法反演的改进
• 2.6 本章小结
• 第三章 瑞雷波法评价巨粒土路基的施工质量
• 3.1 附加质量法获取巨粒土路基的密度
• 3.1.1 附加质量法检测巨粒土路基密度原理
• 3.1.2 附加质量法的基本理论模型
• 3.2 计算巨粒土路基的动态回弹模量
• 3.3 波动检测方法及检测结果处理
• 3.3.1 检测方法
• 3.3.2 检测结果处理方法
• 3.4 巨粒土路基动态回弹模量验证方法
• 3.4.1 FWD 的基本原理
• 3.4.2 SIDMOD 软件反算路基的动态回弹模量
• 3.5 本章小结
• 第四章 瑞雷波法评价路基回弹模量的现场试验
• 4.1 綦江通惠大道路基检测
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 巨粒土路基密度的附加质量检测
• 4.1.3 巨粒土路基的动态模量测试
• 4.1.4 动态模量的FWD 测试
• 4.2 开县移民工程土石路基的瑞雷波检测
• 4.2.1 工程概况
• 4.2.2 巨粒土路基密度的附加质量检测
• 4.2.3 巨粒土路基的动态模量测试
• 4.2.4 回弹模量的承载板测试
• 4.3 结论与讨论
• 4.3.1 结论
• 4.3.2 讨论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果