瑞雷波法在復合地基承載力檢測中的應用研究

1、瑞雷波法在復合地基承載力檢測中的應用研究 關(guān)鍵詞：瑞雷波；樁土應力比；地基承載力；關(guān)系模型前言隨著建筑事業(yè)的蓬勃開展，建筑物對地基的要求也就越來越高。由于具有經(jīng)濟、適用面廣等特點，碎石樁復合地基這種地基處理形式越來越多地應用到工程實踐中。工程實踐的要求推動了地基處理技術(shù)的迅猛開展，與此同時，對加固后復合地基承載力的檢測也就成為一個亟待解決的課題。承載力檢測的傳統(tǒng)方法有靜載荷試驗、標準貫入試驗、重力觸探等原位測試方法。這些方法無疑在復合地基檢測中發(fā)揮了重要的作用，但是這些試驗方法也存在一些問題：設備笨重，試驗周期長；受場地條件限制，一個工程只能做少數(shù)幾個點的檢測；不能滿足地基過程中對施工質(zhì)量跟蹤

2、檢測的要求，也不能對地基處理效果做出全面的評價。因此，研究新型復合地基檢測設備和手段具有重要的意義。瑞雷面波測試技術(shù)是一種無破損、高速快捷的檢測新技術(shù)，廣泛應用于土木工程建設中【1】。應用瑞雷面波測試技術(shù)可以快捷而可靠地完成對復合地基承載力的快速檢測和評價。1瞬態(tài)瑞雷波檢測的根本技術(shù)原理利用瑞雷波法檢測碎石樁復合地基承載力主要利用其兩種特性：一是在分層介質(zhì)中瑞雷波速度的頻散特性；二是瑞雷波傳播速度與介質(zhì)物理力學性質(zhì)的密切相關(guān)性。前者可以根據(jù)實測頻散曲線劃分層位，并計算個層的波速值。后者根據(jù)壓縮模量、承載力等也與土層物理力學參數(shù)密切相關(guān)的特點建立與其的關(guān)系模型。對于均勻的彈性半空間層狀介質(zhì)，其外

3、表受到瞬態(tài)沖擊作用時，將產(chǎn)生瞬態(tài)振動。振動組分中包括縱波、橫波和瑞雷波。在一次沖擊產(chǎn)生的波能中，瑞雷波占67%，即從振源向半無限介質(zhì)外表輻射的總能量的2/3形成瑞雷波，而縱波和橫波只占有少量的能量。設簡諧激振力頻率為，傳播速度為，那么波長。理論研究說明，在瑞雷波傳播過程中，能量大局部集中在深度范圍內(nèi)。改變激振力的頻率，也就改變了瑞雷波的波長和穿透深度。這樣，簡諧激振力的頻率由高往底變化，分別測試出各個頻率的瑞雷波傳播速度，就實現(xiàn)了由淺向深的探測。瑞雷波的傳播速度與剪切波速之間有近似關(guān)系【2】：(1)為地層的泊松比。第四系的地層的泊松比為0.40.49，因此對于常用的地基土體，瑞雷波速和剪切波速

4、相等，誤差只有5%左右。2新的樁土應力比模型的建立樁土應力比是復合地基設計的重要參數(shù)之一，然而樁土應力比的精確計算非常困難。國內(nèi)外學者結(jié)合具體的地基處理形式，根據(jù)各自的假定條件提出一些樁土應力比的計算公式。樁土應力比傳統(tǒng)計算方法有Rowe公式、Baumann公式、Preibe公式、模量比公式以及基于復合地基和天然地基載荷試驗曲線推算等方法。模量比公式是其中最簡單的算式，他假定在剛性根底下，樁體和樁間土的豎向應變相等，向應變相等，即。于是，樁體上，樁間土上豎向應力，樁土應力比的表達方式為：2式中、為樁體材料和樁間土體的變形模量。上述假定與實際情況有較大的差異，用來估算樁土應力比值比擬粗糙。趙平，

5、趙明華，趙明【3】考慮復合地基中碎石樁的縱橫向變形異性，引入魏西克彈性圓孔擴張理論和曲線法，考慮碎石樁土共同工作，建立了模量比計算樁土應力比的修正公式：3式中、為樁體和樁間土的泊松比，為面積置換率。其他參數(shù)同上。修正公式雖然具有可靠的精度，但是由于本公式的計算基于靜載荷試驗的應用條件，因此具有設備沉重、周期長、造價高等缺點。而且，只能進行局部、小范圍的抽測，不利于大規(guī)模的使用和推廣。變形模量和剪切波速均反映了土體的軟硬程度，兩者之間具有良好的相關(guān)性。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)和呈對數(shù)關(guān)系。即：。本文對132個現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到和回歸曲線關(guān)系模型：4同時，經(jīng)過對17根碎石樁的單樁承載力靜荷載試驗研究

6、發(fā)現(xiàn)，在施工質(zhì)量的以保證的情況下，碎石樁變形模量的引起的變化對樁土應力比的取值影響不大，因此本文在討論過程中采用推薦值16。將(4)式，及=16代入3式即可得新的樁土應力比公式。53承載力計算模型的建立復合地基承載力計算通常有兩種思路：一種是先分別確定樁體的承載力和樁間土的承載力值，再根據(jù)一定的原那么疊加這兩局部承載力得到復合地基的承載力值；另一種是通過復合地基滑弧穩(wěn)定分析法確定復合地基承載力值。由前一種思路得到的承載力公式又可以分為二類：面積比公式和應力比公式；由后一種思路得到的穩(wěn)定分析法，選用土體強度指標有兩種方法：一是分別選用樁體強度指標和樁間土強度指標，二是統(tǒng)一選用復合土強度指標。根據(jù)

7、復合地基承載力應按置換率和應力集中比來計算的原理，即依據(jù)復合地基的應力按材料剛度大小進行應力重新分布的理論，復合地基的容許承載力由下式給出：6根據(jù)本文提出的樁土應力比計算公式以及瑞雷波速同天然地基承載力之間的關(guān)系模型【4】：7將7式和5式代如6式即可求出碎石樁復合地基的承載力值。本文的數(shù)據(jù)分析也是建立在此根底上的。4工程檢測實例為進一步驗證公式的可靠性，我們對廊坊市檢察院辦公樓的碎石樁復合地基場地同時進行了靜荷載試驗和瑞雷波法測試，并將測試結(jié)果進行了比照分析。場地多為粉及砂性土，設計樁徑為0.42，有效樁長7.0，樁土面積置換率為0.132，復合地基承載力設計值150。靜載荷試驗共進行單樁復合地基靜載荷試驗6個點，按相對沉降法取值，復合地基承載力平均值為173，極差為平均值的29%，由此確定復合地基承載力標準值為173。場