物探方法在漯驻高速公路建设中的应用试验

　　1 前言

　　近年来我国高速公路建设发展迅速，公路工程质量检测技术也随之发展。传统的钻探取芯、开挖取样检测手段不但效率低，代表性差，成本高，而且具有破坏性。目前世界各国都在发展快速、高效、经济、简便的工程量无损检测技术。为此在漯河至驻马店高速公路建设中进行了浅层地震反射法、瑞雷面波法及地质雷达法的联合检测试验，旨在检测地下异常体（如：软基、洞穴等）、路基土碾压密度等。为进行现场实时质量监控寻找有效地无损检测手段，经具体实施和验证，取得了比较满意的效果。

　　2 检测原理

　　浅层地震反射法是根据地下介质的波组抗差异，利用纵波勘探的一种人工地震探测方法。回填土与原状土，洞穴与围土等之间均存在明显的物性差异，具有较好地震地质条件。该法主要用于检测地下异常体（如洞穴、回填土疏松体）、浅层土质纵横向变化与分层等。

　　瑞雷面波法是根据地下介质的物性差异，利用瑞雷面波勘探的一种人工地震勘探方法，瑞雷面波具有能量大、衰减慢、在不同介质中其传播速度差异较大的特点。瑞雷而波在传播过程中遇到密度变化或介质异常体时，就会出现频散现象，速度突然变化，在频散曲线上出现突变。该法可用于检测地下异常体及路基碾压密度的变化情况。

　　地质雷达是根据地下介质的电性差异，利用电磁波检测地下异常体或路基分层的一种快速无损检测方法。天线中心频率不同，其探测深度及分辨率也不同，可根据实际需要选择不同频率天线。地下异常体与围土、路基土碾压前后电性差异变化，为地质雷达检测提供了前提条件。该方法可用于公路建设的全过程质量监控，具有快速、高效、准确、成本低、无破坏等优点。

　　3 检测方法

　　3.1 浅层地震反射法

　　野外数据采集采用三次覆盖观测系统，其主要采集参数为

　　记录道数：N=24道

　　道间距：dx=1.0m

　　偏移距：x0=9-14m

　　采样间隔：dt=0.5ms

　　记录长度：r1=500ms

　　激发方式：锤击

　　室内资料处理、解释流程。

　　3.2 瑞雷面波法

　　野外数据采集采用二次覆盖观测系统，其主要采集参数为：

　　记录道数：N=24道

　　道间距：dx=1.0m

　　偏移距：dx0=5-7m

　　采样间隔：dt=0.5ms

　　记录长度：r1=500ms

　　激发方式：锤击

　　3.3 地质雷达法

　　野外数据采集采用64次垂直叠加等偏移观测，其主要参数为：

　　点间距：dx=0.5-1.0m

　　天线间距：x0=2.0m

　　记录长度：r=200ms

　　记录点数：mp=512、1024

　　天线频率：fq=50、100MHz

　　4 检测效果分析

　　在漯河至驻马店高速公路建设中，我们根据实际需要，选取了三个试验段，有针对性地选取浅层地震反射波法、瑞雷面波法、地质雷达进行了检测试验，并进行了开挖或取样验证，吻合较好。现将各种方法的检测效果分析如下：

　　4.1 浅层地震反射法

　　本次主要用该方法对地下异常体的空间分布及埋藏深度进行了检测，可以看到有两处明显异常体，其顶部埋深分别为6.6m和1.8m左右，沿测线方向的分布范围为8m和7m左右，其波组特征为同相轴错断和呈眼球状，异常2反射能量较异常1强，说明异常2与围土间物性差异与异常1大，经开挖验证，均为墓穴。

　　4.2 瑞雷面波法

　　首先，用该方法进行了面波速度检测。该段剖面与上述浅层地震反射波法检测的位置相同，异常2处面波速度明显偏低，表明该处充填程度较差，与反射波法相吻合，异常1处表现不太明显。

　　其次，用该方法对路基土碾压过程中密实度的变化进行了实进检测。常规碾压后表层密实度仍存在不均匀性，密实度为91%的等值线在深度方向变化也较大，振冲碾压后，表层密实度提高较大，密度度为91%的等值线明显下移，在深度方向变化较平缓，表层密实度明显增大，且较均匀。经人工取样验证，瑞雷面波法获取的密实度较为准确，可见该法是一种无损检测路基回填土密实度的新方法，在公路路基修建的过程中可进行实时质量监测具有推广价值。

　　4.3 地质雷达法

　　地质雷达也可准确检测地基含水量的变化情况。正常地基剖面同相轴均匀连续，当地基含水量较大时剖面上浅层波的频率明显提高，且同相轴出现错为，反映其含水量明显提高。经钻孔取芯、十字板剪切试验证明为软基。需要进行有效处理。

　　在浅层地震反射法试验地段也做了地质雷检测剖面。异常1和异常2均有明显显示，异常2深部振荡同相轴能量比异常1强，相位个数明显增多，这与反射波法结果一致。另外在稍浅部门还发现了多处异常体，这是另外两种方法解释没有发现的，经开挖验证为厚度7—8的空洞。可见地质雷达在检测地下异常体方面是简便、快捷、效果好，且分辨率高。

　　5 结论

　　5.1 浅层地震反射法勘探能比较有效地寻找地下异常体的位置与埋深，勘探深度较大，但比地质雷达分辨率低，勘探周期长且投资大，用于配合工程地质进行路线天然地基勘查。

　　5.2 瑞雷面波法能获取面波速度及物性参数，反演干容重和承载力等，其成果直观可靠，是高速公路建设中值得研究推广的实时无损监测新技术。

　　5.3 地质雷达对浅层异常体、介质分层、含水性检测有较高的分辨率，且勘探周期短、效率高、成本低、效果较好。高速公路建设过程中进行无损检测具有广阔的应用前景。

　　5.4 各种物探方法相互配合，取长补短，是公路质量无损检测技术的一个发展方向。