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物探方法在漯駐高速公路建設(shè)中的應(yīng)用試驗(yàn)
1 前言近年來我國高速公路建設(shè)發(fā)展迅速，公路工程質(zhì)量檢測技術(shù)也隨之發(fā)展。傳統(tǒng)的鉆探取芯、開挖取樣檢測手段不但效率低，代表性差，成本高，而且具有破壞性。目前世界各國都在發(fā)展快速、高效、經(jīng)濟(jì)、簡便的工程量無損檢測技術(shù)。為此在漯河至駐馬店高速公路建設(shè)中進(jìn)行了淺層地震反射法、瑞雷面波法及地質(zhì)雷達(dá)法的聯(lián)合檢測試驗(yàn)，旨在檢測地下異常體（如：軟基、洞穴等）、路基土碾壓密度等。為進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控尋找有效地?zé)o損檢測手段，經(jīng)具體實(shí)施和驗(yàn)證，取得了比較滿意的效果。
2 檢測原理
淺層地震反射法是根據(jù)地下介質(zhì)的波組抗差異，利用縱波勘探的一種人工地震探測方法。回填土與原狀土，洞穴與圍土等之間均存在明顯的物性差異，具有較好地震地質(zhì)條件。該法主要用于檢測地下異常體（如洞穴、回填土疏松體）、淺層土質(zhì)縱橫向變化與分層等。
瑞雷面波法是根據(jù)地下介質(zhì)的物性差異，利用瑞雷面波勘探的一種人工地震勘探方法，瑞雷面波具有能量大、衰減慢、在不同介質(zhì)中其傳播速度差異較大的特點(diǎn)。瑞雷而波在傳播過程中遇到密度變化或介質(zhì)異常體時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)頻散現(xiàn)象，速度突然變化，在頻散曲線上出現(xiàn)突變。該法可用于檢測地下異常體及路基碾壓密度的變化情況。
地質(zhì)雷達(dá)是根據(jù)地下介質(zhì)的電性差異，利用電磁波檢測地下異常體或路基分層的一種快速無損檢測方法。天線中心頻率不同，其探測深度及分辨率也不同，可根據(jù)實(shí)際需要選擇不同頻率天線。地下異常體與圍土、路基土碾壓前后電性差異變化，為地質(zhì)雷達(dá)檢測提供了前提條件。該方法可用于公路建設(shè)的全過程質(zhì)量監(jiān)控，具有快速、高效、準(zhǔn)確、成本低、無破壞等優(yōu)點(diǎn)。
3 檢測方法
3.1 淺層地震反射法
野外數(shù)據(jù)采集采用三次覆蓋觀測系統(tǒng)，其主要采集參數(shù)為
記錄道數(shù)：N=24道
道間距：dx=1.0m
偏移距：x0=9-14m
采樣間隔：dt=0.5ms
記錄長度：r1=500ms
激發(fā)方式：錘擊
室內(nèi)資料處理、解釋流程（如圖1所示）。
3.2 瑞雷面波法
野外數(shù)據(jù)采集采用二次覆蓋觀測系統(tǒng)，其主要采集參數(shù)為：
記錄道數(shù)：N=24道
道間距：dx=1.0m
偏移距：dx0=5-7m
采樣間隔：dt=0.5ms
記錄長度：r1=500ms
激發(fā)方式：錘擊
3.3 地質(zhì)雷達(dá)法
野外數(shù)據(jù)采集采用64次垂直疊加等偏移觀測，其主要參數(shù)為：
點(diǎn)間距：dx=0.5-1.0m
天線間距：x0=2.0m
記錄長度：r=200ms
記錄點(diǎn)數(shù)：mp=512、1024
天線頻率：fq=50、100MHz
4 檢測效果分析
在漯河至駐馬店高速公路建設(shè)中，我們根據(jù)實(shí)際需要，選取了三個(gè)試驗(yàn)段，有針對(duì)性地選取淺層地震反射波法、瑞雷面波法、地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行了檢測試驗(yàn)，并進(jìn)行了開挖或取樣驗(yàn)證，吻合較好。現(xiàn)將各種方法的檢測效果分析如下：
4.1 淺層地震反射法
本次主要用該方法對(duì)地下異常體的空間分布及埋藏深度進(jìn)行了檢測，可以看到有兩處明顯異常體，其頂部埋深分別為6.6m和1.8m左右，沿測線方向的分布范圍為8m和7m左右，其波組特征為同相軸錯(cuò)斷和呈眼球狀，異常2反射能量較異常1強(qiáng)，說明異常2與圍土間物性差異與異常1大，經(jīng)開挖驗(yàn)證，均為墓穴。
4.2 瑞雷面波法
首先，用該方法進(jìn)行了面波速度檢測。該段剖面與上述淺層地震反射波法檢測的位置相同，異常2處面波速度明顯偏低，表明該處充填程度較差，與反射波法相吻合，異常1處表現(xiàn)不太明顯。
其次，用該方法對(duì)路基土碾壓過程中密實(shí)度的變化進(jìn)行了實(shí)進(jìn)檢測。常規(guī)碾壓后表層密實(shí)度仍存在不均勻性，密實(shí)度為91%的等值線在深度方向變化也較大，振沖碾壓后，表層密實(shí)度提高較大，密度度為91%的等值線明顯下移，在深度方向變化較平緩，表層密實(shí)度明顯增大，且較均勻。經(jīng)人工取樣驗(yàn)證，瑞雷面波法獲取的密實(shí)度較為準(zhǔn)確，可見該法是一種無損檢測路基回填土密實(shí)度的新方法，在公路路基修建的過程中可進(jìn)行實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)測具有推廣價(jià)值。
4.3 地質(zhì)雷達(dá)法
地質(zhì)雷達(dá)也可準(zhǔn)確檢測地基含水量的變化情況。正常地基剖面同相軸均勻連續(xù)，當(dāng)?shù)鼗枯^大時(shí)剖面上淺層波的頻率明顯提高，且同相軸出現(xiàn)錯(cuò)為，反映其含水量明顯提高。經(jīng)鉆孔取芯、十字板剪切試驗(yàn)證明為軟基。需要進(jìn)行有效處理。
在淺層地震反射法試驗(yàn)地段也做了地質(zhì)雷檢測剖面。異常1和異常2均有明顯顯示，異常2深部振蕩同相軸能量比異常1強(qiáng)，相位個(gè)數(shù)明顯增多，這與反射波法結(jié)果一致。另外在稍淺部門還發(fā)現(xiàn)了多處異常體，這是另外兩種方法解釋沒有發(fā)現(xiàn)的，經(jīng)開挖驗(yàn)證為厚度7—8的空洞。可見地質(zhì)雷達(dá)在檢測地下異常體方面是簡便、快捷、效果好，且分辨率高。
5 結(jié)論
5.1 淺層地震反射法勘探能比較有效地尋找地下異常體的位置與埋深，勘探深度較大，但比地質(zhì)雷達(dá)分辨率低，勘探周期長且投資大，用于配合工程地質(zhì)進(jìn)行路線天然地基勘查。
5.2 瑞雷面波法能獲取面波速度及物性參數(shù)，反演干容重和承載力等，其成果直觀可靠，是高速公路建設(shè)中值得研究推廣的實(shí)時(shí)無損監(jiān)測新技術(shù)。
5.3 地質(zhì)雷達(dá)對(duì)淺層異常體、介質(zhì)分層、含水性檢測有較高的分辨率，且勘探周期短、效率高、成本低、效果較好。高速公路建設(shè)過程中進(jìn)行無損檢測具有廣闊的應(yīng)用前景。
5.4 各種物探方法相互配合，取長補(bǔ)短，是公路質(zhì)量無損檢測技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
1 何樵登《地震勘探原理和方法》，地質(zhì)出版社，1986
2 楊成林《瑞雷波勘探》，地質(zhì)出版社，1993
3 王慶�！稖\層地震勘探》，地質(zhì)出版社，1991
4 李修忠等 地質(zhì)雷達(dá)在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用，《河南交通科技》，Vo1.19，No4，1999
5 詹毅、李修忠等用連續(xù)小波變換分析探地雷達(dá)回波信號(hào)，《物探與化探》,Vo1.23，No6，1999
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