中鐵瞬態(tài)面波檢測(cè)鐵路路基報(bào)告

....................................................................一、工程概況30m550m。本報(bào)告為南呂梁山左線隧道檢測(cè)。其中左線DK298+175～DK308+235.79段位于緩和曲線〔緩和曲線長(zhǎng)120m，1200，其余均位于直線段。隧道內(nèi)設(shè)計(jì)為單面下坡，左線坡度分別為8‰，12.6‰，10.9‰下坡出洞。山西中南部鐵路通道ZNTJ-6標(biāo)南呂梁山左線隧道穿越山西省南呂梁節(jié)理裂隙發(fā)育且局部夾有泥層或泥砂層，導(dǎo)致路基承載力和抗剪強(qiáng)度較低。為保證30t軸重重載鐵路運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)隧道基底進(jìn)展加固，以保證無(wú)砟軌道隧道基底的承載力和穩(wěn)定性，滿足重載鐵路運(yùn)營(yíng)期間承載力的要求。二、隧道基底加固方式1DK298+175～DK321+618〔基底為承受小導(dǎo)管注漿加固基底,減小基底的變形滿3m200cm×200cm60mm；承受φ42m，壁厚3.5mm的焊縫鋼管〔深入仰拱下地層不小于1.5。2P.O42.50.5～１.0Mpa1.5Mpa。三、檢測(cè)目的、方案及依據(jù)ZNTJ-6理部托付，我隊(duì)于2023052120230528ZNTJ-6檢測(cè)。3583米。1①利用瞬態(tài)瑞雷面波的頻散特性，通過(guò)檢測(cè)測(cè)試，分析計(jì)算得到基底注漿層頻散曲線圖，再通過(guò)分析頻散曲線的形態(tài)特征和各分層的波速大評(píng)判，計(jì)算達(dá)標(biāo)率，對(duì)基底注漿加固質(zhì)量做出評(píng)價(jià)。②通過(guò)電阻率測(cè)深法：測(cè)量反演出基底注漿加固后的電阻率成像圖，依據(jù)電阻率推斷基底注漿后的影響范圍及密實(shí)程度。檢測(cè)方案瞬態(tài)瑞雷面波測(cè)試法電阻率測(cè)深法〔本次只作為檢測(cè)方法驗(yàn)證〕檢測(cè)依據(jù)3.1〔TB10003-2023；〔TB10027-2023；《隧底加固處理質(zhì)量驗(yàn)收程序的通知《鐵路工程構(gòu)造混凝土強(qiáng)度檢測(cè)規(guī)程〔TB1046-2023〕《多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)規(guī)程JCJ/T1432023。四、工作方法及原理瞬態(tài)面波法方法原理(大錘敲擊地面或吊高重物自由下落)，地下介質(zhì)中可產(chǎn)生縱波、橫波和瑞利波?？捎萌缦碌牟▌?dòng)方程來(lái)描述它們的運(yùn)動(dòng)。為質(zhì)點(diǎn)位移場(chǎng)的勢(shì)函數(shù)，Vp和Vs分別為縱波和橫波的速度。對(duì)于平面波可得(1)式的一個(gè)解為：KVrA、B——波速頻散曲線，從而算出地下土層的瑞利波速Vr。瑞利波速和橫波波速的關(guān)系為算成橫波波速。儀器設(shè)備儀器：瞬態(tài)多道瑞利波的數(shù)據(jù)采集必需選用多道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，12異很大，要想取得盡可能多的地下信息，尤其是地下深部的信息，而上部的信息又不能產(chǎn)生失真，儀器的動(dòng)態(tài)范圍必需要大，AD16205儀，因此可以這么說(shuō)，淺層地震儀可以做的工作，面波儀均適用，而面波儀所做的工作，淺層地震儀的指標(biāo)往往不能滿足。拾振器：由于面波頻率成分較低，所以必需選擇低頻拾振器。測(cè)深度確定，假設(shè)探測(cè)深度以波長(zhǎng)一半計(jì)，則200m/s，λ/25m，則f10Hz。這時(shí)，拾振器的下限頻率10Hz1.3.采集技術(shù)要求各道采樣必需設(shè)計(jì)排列在面波域內(nèi)，且采集到足夠長(zhǎng)的記錄盡量使采集到的波型單一，即：不使直達(dá)波的后續(xù)波或反射、折射波干擾面波，同時(shí)避開(kāi)四周的干擾振動(dòng)。采集的波形不能失真。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)爭(zhēng)論野外試驗(yàn)得到的資料對(duì)整個(gè)方法至關(guān)重要。因此，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，要對(duì)試驗(yàn)條件進(jìn)展?fàn)幷摫日?，因地制宜的進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。為到達(dá)測(cè)試目的，試驗(yàn)爭(zhēng)論。激發(fā)源依據(jù)要求，檢測(cè)混凝土注漿深度為3.5m，設(shè)計(jì)深度為5m，由半波長(zhǎng)解釋法，取波長(zhǎng)A=10m。一般黃土基底的垛波速在100～200m／s之間，則的波為宜。檢波器和混凝土的耦合檢波器不能直接插入混凝土耦合，承受石膏與混凝土粘結(jié)，一是成效低，二是假設(shè)粘結(jié)處混凝土正好活動(dòng)，粘結(jié)后耦合也不好，所以，承受粘稠泥漿點(diǎn)耦合，將檢波器加金屬底座板用絲扣上緊成為一體粘入泥漿。經(jīng)試驗(yàn)證明，接收到的波形穩(wěn)定，同相軸全都性較好。檢波器的選擇一般路基土的瑞利波波速在100～200m／s，探測(cè)深度為5m時(shí)，要求檢波器的最低頻率為10～20Hz，即檢波器的最低頻率不得高于20Hz。在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)合道軌枕木間距限制,分別選擇了偏移距D=1.0m，0.6m和.3m,檢波距=0.6m和檢波距=0.3m，用不同頻率(4Hz，10Hz，38Hz)的檢波器做了幾組試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明28Hz的檢波器僅能測(cè)出3．0m左右以內(nèi)的波速，4Hz、10Hz檢測(cè)深度大于10m，結(jié)果和分析全都。所以，應(yīng)承受低頻的檢波器10Hz。(4)偏移距D的選擇依據(jù)檢測(cè)深度要求，注漿加固層＜4米，我們承受12道檢波器，以滿足最正確面波接收窗口和最正確探測(cè)深度為原則，選擇比較小的偏移距:△x=0.6m。工作布置12中心，道間距△x=0.6m等間隔，承受單邊接收的形式。瞬態(tài)瑞雷面波測(cè)4.2Mx=0.6m。4.2承受率及采樣點(diǎn)數(shù)0.2-0.5ms。依據(jù)承受定律，一個(gè)周期內(nèi)至少要有兩個(gè)采樣點(diǎn)才能不發(fā)生假頻，不發(fā)生假頻的截止頻率最高為 2500HZ，而有效頻率范圍在2-30HZ，因此，為了滿足面波采集的要求，而不會(huì)發(fā)生假頻現(xiàn)象。實(shí)際檢測(cè)中采樣頻率為0.2ms與采樣點(diǎn)數(shù)1024結(jié)合使用。、檢測(cè)采樣要求本次檢測(cè)采樣是用SWS面波儀來(lái)接收信號(hào)的。由于SWS面波儀敏感度高，檢測(cè)環(huán)境又為中長(zhǎng)隧道,所以，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，肯定要處理好一些干擾波的影響。為了做到這一點(diǎn)，一是激發(fā)震源時(shí)落錘肯定要短促有力，避開(kāi)有回振，而且，要盡量減小四周環(huán)境中的振動(dòng)的影響，特別是在有列車擾雜波，使得采集的信號(hào)質(zhì)量能夠有保證。電阻率測(cè)深法、方法原理高密度電阻率測(cè)深法也稱電阻率C-T測(cè)量方法及電阻率成象〔C-T〕等高技術(shù)來(lái)進(jìn)展高區(qū)分率、高效率的電的故障與干擾；同時(shí)能夠獲得較為豐富的關(guān)于地電斷面的地質(zhì)信息。圖圖4-2電阻率C—T測(cè)試示意圖、儀器設(shè)備團(tuán)重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK—2A性能穩(wěn)定、測(cè)量速度快。該設(shè)備由兩套系統(tǒng)組成，其一為DZD—6A多功DUK-2A多極電路轉(zhuǎn)換器，用來(lái)自動(dòng)轉(zhuǎn)換電極與電纜的聯(lián)接。外業(yè)工作布置如圖3-2所示，一次性布設(shè)大線電纜〔即布置6035.4米，由儀器自動(dòng)檢查電纜與電極之間的接觸關(guān)系，自動(dòng)連接并且自動(dòng)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)記錄。、參數(shù)選擇式，電極距0.6m，最小隔離系數(shù)n

=1，最大隔離系數(shù)nmin

=6，供電時(shí)間max2s，電極數(shù)最大60路，最大探測(cè)深度掌握在6m，重點(diǎn)解決淺部路基注漿加固后的電阻率變化成像。五、完成檢測(cè)工作量南呂梁山(左〕隧道基底注漿處理檢測(cè)表序里程4DK309+993DK310+332南呂梁山(左〕隧道基底注漿處理檢測(cè)表序里程4DK309+993DK310+33233916425DK310+520DK310+70018076合計(jì)160235838號(hào)起點(diǎn)里程完畢里程測(cè)線(m)電測(cè)深〔斷面〕1DK298+720DK300+9972277103642DK305+130DK305+22090323DK308+965DK309+6626972942六、瑞雷波資料的解釋方法檢測(cè)數(shù)據(jù)的檢查整理對(duì)于當(dāng)天檢測(cè)的數(shù)據(jù),收工后當(dāng)晚必需100/%傳輸?shù)诫娔X中備份保存,器采集的設(shè)置參數(shù)。檢測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理果，反映的是瑞利波速隨深度的變化狀況及路基的狀況。主要步驟如下：①對(duì)原始資料進(jìn)展整理，檢查核對(duì)；在分析介質(zhì)中，瑞雷波具有頻散特性，即不同頻率的波有不同的傳播速度；②在面波的時(shí)間距離域中剔除干擾波、提取有效面波波形；瑞雷波的傳播；度和層速度；先進(jìn)展定性解釋，建立初步的理論分層模型，然后做正演模擬計(jì)算，得到理論頻散曲線，然后與實(shí)測(cè)曲線比照不斷修正解釋結(jié)果，得到最終頻散曲線圖,擬合成像為速度彩色斷面圖。七、注漿效果檢測(cè)評(píng)估方法1、頻散曲線的形態(tài)分析對(duì)于土層和裂開(kāi)裂隙巖層未注漿前，由于地層松散較弱，密實(shí)度低，頻散特性，即在均勻介質(zhì)中，瑞雷波的傳播速度與頻率無(wú)關(guān)，不會(huì)發(fā)生頻散現(xiàn)象；在分層介質(zhì)中，瑞雷波具有頻散特性，即不同頻率的波有不同的傳播速度。介質(zhì)特性發(fā)生明顯變化時(shí)，頻散曲線會(huì)隨之轉(zhuǎn)變，消滅“之”子型拐曲、頻散點(diǎn)缺失等。如現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)點(diǎn)所得頻散曲線，見(jiàn)圖7-1、7—2對(duì)于土層和裂開(kāi)裂隙巖層未注漿前，由于地層松散較弱，密實(shí)度低，反映的頻散曲線稀有、雜亂，面波傳播速度低、深度也較小。反演成果圖785m/s～2474m/s，承載力隨之提高。對(duì)于微風(fēng)化或完整的巖層由于其空隙較小、密實(shí)度高，承載力量較強(qiáng)，其頻散曲線平直波速值與注漿前相當(dāng)。2波速分析面波波速主要受介質(zhì)的礦物成分、構(gòu)造、密度及孔隙率的影響，因顯差異，因此需要對(duì)不同介質(zhì)分別評(píng)價(jià)。集，整體上頻散曲線光滑，頻散點(diǎn)根本在一條線上，之字型拐曲削減。見(jiàn)以下圖：實(shí)測(cè)面波點(diǎn)頻散曲線圖7-63、注漿加固層檢測(cè)頻散曲線評(píng)價(jià)的形態(tài)變化和介質(zhì)層波速大小，可以定性和定量評(píng)價(jià)注漿質(zhì)量。隧道基底主要屬于多層介質(zhì)，上覆層為仰拱填充層,下覆層為黃土層或巖石層,巖石層又分為砂巖夾泥巖或灰?guī)r層，在波速上有較大差異。如7-7瞬態(tài)面波檢測(cè)點(diǎn)頻散曲線擬合圖瞬態(tài)面波檢測(cè)點(diǎn)頻散曲線擬合圖7-70～1.7m一層，為仰拱填充層.假設(shè)沿著第一個(gè)頻散點(diǎn)向速度軸畫(huà)垂線，可得到618.2m/s～707.4m/s;平均層相速度v

。s實(shí)測(cè)面波點(diǎn)成果圖實(shí)測(cè)面波點(diǎn)成果圖7-8實(shí)測(cè)面波點(diǎn)成果圖7-9實(shí)測(cè)面波點(diǎn)成果圖 7-101.7m～3.5m整體上頻散曲線光滑，頻散點(diǎn)根本在一條線上，之字型拐曲削減。平均層1260m/s～1560m/s固，密實(shí)度提高，介質(zhì)特性得到改進(jìn)，承載力量增加。3.6m以下大于注漿加固層深度，顯示出原介質(zhì)特性，有的發(fā)生頻散現(xiàn)象，波速降低，密實(shí)度減小，為薄弱層；有的則沒(méi)有發(fā)生頻散現(xiàn)象，波速呈線性增大，密實(shí)度較強(qiáng)。總的說(shuō)來(lái)，介質(zhì)密實(shí)度越高，完整性越好，傳播速度力量就越強(qiáng)，波速值也就越高。因此依據(jù)實(shí)測(cè)瑞雷面波計(jì)算出的介質(zhì)頻散曲線特性和層間速度大小，依據(jù)波速回歸方程式：巖石V=23.998H+360 (H＜10m)可推斷評(píng)估不同介質(zhì)層承受水泥注漿加固后的密實(shí)度和承載力變化。4、瞬態(tài)面波檢測(cè)成果表點(diǎn)1點(diǎn)1DK298+720-DK300+997〔左〕10362DK305+130-DK305+220(左)323DK308+965-DK309+662〔左〕2944DK309+993-DK310+332〔左〕1645DK310+520-DK310+700〔左〕760-1.7983～2316(m/s)1713〔%〕971.7-3.5995～24091371980-1.7847～19871642961.7-3.5795～19481312980-1.7864～20761632981.7-3.5897～21421143980-1.7865～24081657931.7-3.5785～24741185980-1.7886～23401731961.7-3.5852～2366123198編號(hào)里程位置南呂梁山左線隧道瞬態(tài)面波檢測(cè)層相波速統(tǒng)計(jì)表檢測(cè)深度〔m〕波速(m/s)平均波速達(dá)標(biāo)用巖體評(píng)判公式V≥23.998H+360質(zhì)量，檢測(cè)物理點(diǎn)1602個(gè)，層相波速在785編號(hào)里程位置南呂梁山左線隧道瞬態(tài)面波檢測(cè)層相波速統(tǒng)計(jì)表檢測(cè)深度〔m〕波速(m/s)平均波速達(dá)標(biāo)5、電阻率測(cè)深反演的C-T1.7m在＞1.8m以下電阻率明顯小于上部澆筑層，且隨不同介質(zhì)或含水率不同呈現(xiàn)出變化的電阻率值。對(duì)應(yīng)瑞雷面波成果，高電阻率層吻合面波高速度層，中電阻率層吻合巖石注漿加固層1.～3.6，相對(duì)低電阻率層吻合下覆巖石介質(zhì)層H3.6m。所以利用電阻率測(cè)深檢測(cè)，同樣可依據(jù)反映出的層間電阻率值大小推斷注漿層的密實(shí)度和承載力強(qiáng)