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歐美大地 工程物探
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強(qiáng)夯法效果如何?來看看這個(gè)檢測結(jié)果
發(fā)布時(shí)間:2020-08-19 瀏覽次數(shù):45902 來源:歐美大地
 

強(qiáng)夯法指的是為提高軟弱地基的承載力,用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。對高飽和度的粉土與黏性土等地基,當(dāng)采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進(jìn)行強(qiáng)夯置換時(shí),應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性。

我國西部地區(qū)由于地形崎嶇,很多工程進(jìn)行地基處理時(shí)需要削峰填谷,形成很多高填方場地。這些場地往往采用強(qiáng)夯作為地基加固處理的重要手段。對于這些高填方強(qiáng)夯場地的質(zhì)量檢測單一的巖土勘察可靠性低,采用大面積鉆探和靜力觸探可靠性高但是費(fèi)用高,周期長。而二維瑞雷波檢測方法,施工效率高,能短時(shí)間內(nèi)完成大面積的檢測工作,且方法成熟,在地面操作,費(fèi)用較低。配合少量的鉆探、觸探、靜載數(shù)據(jù),可以獲得準(zhǔn)確的大范圍的地基加固效果、強(qiáng)夯影響深度和地基承載力等重要指標(biāo)。

 

01

MASW多道瞬態(tài)瑞雷面波法

 

MASW多道瞬態(tài)瑞雷面波法經(jīng)濟(jì),快捷,無損,對于30米以淺的目標(biāo)層具有較高分辨率,且不受探測對象厚度及波阻抗差異制約,不受速度逆轉(zhuǎn)層影響,在巖土工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但美中不足的是,其采集方法為每一個(gè)共炮點(diǎn)的多道排列為一個(gè)測點(diǎn),一次只能獲取一個(gè)測點(diǎn)信息,分辨率不足,多次整體移動(dòng)排列后才能生成2D波速剖面,耗時(shí)耗力,施工效率低。

日本OYO公司將MASW方法進(jìn)一步延伸,開發(fā)了CMPCC(共中心點(diǎn)疊加,Common Middle Point Cross-Correlation)方法。

排列固定,多炮點(diǎn)記錄,在CMP點(diǎn)對記錄進(jìn)行疊加,提高了數(shù)據(jù)的信噪比,直接生成2D波速剖面,方便快捷。排列方式見下圖,以24個(gè)檢波器為例,二維法震源放在檢波器之間和測線兩端,震源激發(fā)次數(shù)=檢波器數(shù)(N)+1,得到N+1張記錄 。

CMPCC觀測系統(tǒng)示意圖

CMPCC主動(dòng)源瑞雷面波法數(shù)據(jù)需要專門的軟件進(jìn)行處理,本文中應(yīng)用的是OYO公司開發(fā)的SeisImager/SW表瑞雷波反演軟件。
 

 

SeisImager/SW軟件與數(shù)據(jù)處理流程

02

 

SeisImager/SW瑞雷波反演軟件采用多點(diǎn)震源激發(fā),加入CMP(Common Mid-point Cross-correlation)分析,數(shù)值模型和現(xiàn)場觀測的波形數(shù)據(jù)分析都優(yōu)于傳統(tǒng)多道瞬態(tài)瑞雷波方法,可以大大提高地下S波波速結(jié)構(gòu)的精度和橫向分辨率。該方法中CMP相關(guān)分析的數(shù)據(jù)采集方式類似于二維地震反射勘探,數(shù)據(jù)處理有點(diǎn)類似于二維地震反射勘探數(shù)據(jù)的CDP共深度點(diǎn)分析,但不同的是,初始波形的相關(guān)校正在CMP分析之前就計(jì)算了。

CMP相關(guān)校正分析的數(shù)據(jù)處理包括以下幾個(gè)步驟:

第一步

對每炮數(shù)據(jù)的各道數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)校正計(jì)算。

第二步

將具有共中心點(diǎn)的相關(guān)道抽取出來放在一起,合成的相關(guān)校正道集。

第三步

對CMP相關(guān)校正道集進(jìn)行多道分析,計(jì)算表瑞雷波的相位速度。

第四步

通過非線性最小二次方反演建立二維的S波速剖面。

因同種介質(zhì)條件下,壓實(shí)度越高,剪切波速值越高。通過分析剪切波速-深度的剖面,可推測強(qiáng)夯處理的影響范圍。

 

 

數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)流程

  1. 導(dǎo)入數(shù)據(jù),輸入觀測系統(tǒng)參數(shù)。
  2. 檢查原始數(shù)據(jù),檢查是否有觸發(fā)異常,對壞道進(jìn)行剔除,反轉(zhuǎn)的道進(jìn)行調(diào)整。
  3. CMP抽道集,軟件自動(dòng)進(jìn)行互相關(guān)分析。
  4. 將CMP點(diǎn)的時(shí)間域數(shù)據(jù)通過傅里葉變換,轉(zhuǎn)換至頻率域,并進(jìn)行頻散曲線的抽取和修正(剔除畸變點(diǎn))。
  5. 依據(jù)已提取的頻散曲線建立初始化模型。
  6. 在初始化模型基礎(chǔ)上,通過最小二次方反演,得出測線范圍內(nèi)深度-剪切波速值剖面。

 

03

工程實(shí)例分析

 

本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為研究強(qiáng)夯前后場地波速變化情況。在場地4角和中心共布置5個(gè)測點(diǎn),點(diǎn)號即為強(qiáng)夯次數(shù),采用二維瞬態(tài)瑞雷法進(jìn)行檢測。

位于場地4角的測點(diǎn),各布置一條東西向測線;中心處測點(diǎn)布置互相垂直的兩條測線(line1東西向,line2南北向)。在強(qiáng)夯前和強(qiáng)夯后各測量一次。觀測系統(tǒng)為24道25炮。檢波點(diǎn)距和炮點(diǎn)距相同,均為為0.8m??傆?jì)測線6條,測量12次,測線均避開夯擊中心均約0.6m(避開夯坑)。

場地布設(shè)

 

成果分析

04

 

//測點(diǎn)3數(shù)據(jù)處理成果

 
 
 
 
 
 

 夯前S波波速剖面

 
 
 
 

 夯后S波波速剖面

 
 

剖面左側(cè)為東,靠近試驗(yàn)場中心位置;右側(cè)為西,最西側(cè)抵達(dá)試驗(yàn)場邊緣。測線整體在試驗(yàn)場西北緣偏南。強(qiáng)夯前剖面東側(cè)有一明顯速度較高區(qū)域(深度4m-8m,位置2.9m-7.9m處)。西側(cè)速度較東側(cè)低。強(qiáng)夯點(diǎn)位于剖面中心(9.6m處)。強(qiáng)夯后:淺層(0-2m)速度有所降低,右上角尤為明顯;中層(4m-8m)速度有所提高,尤其是兩側(cè),其速度曲線形似眼鏡狀;深層(8m-10m)速度相對中層(4m-8m)反而有所降低,但較夯前而言,則是東側(cè)速度有所降低,西側(cè)速度有所提高。

//測點(diǎn)6數(shù)據(jù)處理成果

 
 
 
 
 
 

 夯前S波波速剖面

 
 
 
 

 夯后S波波速剖面

 
 

剖面左側(cè)為東,靠近試驗(yàn)場中心位置;右側(cè)為西,最西側(cè)抵達(dá)試驗(yàn)場邊緣。測線整體靠近試驗(yàn)場西南緣。強(qiáng)夯前剖面由淺至深速度逐漸增大,略似層狀。強(qiáng)夯點(diǎn)位于剖面中心(9.6m處),強(qiáng)夯后:整體速度有所提高,淺層(0-2.5m)右上角速度有所降低;中層(3.5m-8m)速度提升最為明顯,但沒有形成比較標(biāo)準(zhǔn)的眼鏡型異常;深層(8m-10m)速度相對中層(3.5m-7.5m)有所降低;較夯前而言,也是有所降低。

//測點(diǎn)9數(shù)據(jù)處理成果

 
 
 
 
 
 

 夯前S波波速剖面

 
 
 
 

 夯后S波波速剖面

 
 

剖面左側(cè)為東,最東側(cè)靠近試驗(yàn)場東側(cè)邊緣;右側(cè)為西,靠近試驗(yàn)場中心。測線整體靠近試驗(yàn)場東南緣。強(qiáng)夯前剖面大體上0-7m由淺至深速度逐漸增大,7m-10m速度略有降低。中心處東側(cè)比西側(cè)略高一點(diǎn)。強(qiáng)夯點(diǎn)位于剖面中心(9.6m處)。強(qiáng)夯后:淺層(0-4m)整體速度有所降低,尤其是左上角。中深層(4m-10m),中心線兩側(cè)變化較為明顯,尤其是西側(cè)速度提升較多。兩側(cè)不對稱,沒有形成比較標(biāo)準(zhǔn)的眼鏡型異常。

//測點(diǎn)15數(shù)據(jù)處理成果

 
 
 
 
 
 

 夯前S波波速剖面

 
 
 
 

 夯后S波波速剖面

 
 

剖面左側(cè)為東,最東側(cè)靠近試驗(yàn)場東側(cè)邊緣;右側(cè)為西,靠近試驗(yàn)場中心。測線整體靠近試驗(yàn)場東北緣。強(qiáng)夯前剖面沒有明顯規(guī)律。但可見8m處呈現(xiàn)分界的趨勢,8m以上可認(rèn)為是填充導(dǎo)致的不均勻;8m以下可認(rèn)為呈層狀強(qiáng)夯點(diǎn)位于剖面中心(9.6m處)。強(qiáng)夯后:淺層(0-3.5m)整體速度有所降低,尤其是右上角。中層(3.5m-8m),中心線兩側(cè)速度較正中心處高,接近眼鏡型。深層(8m-10m)速度整體有所提高。

//測點(diǎn)20數(shù)據(jù)處理成果

 
 
 
 
  • Line1

 
 

  Line1夯前S波波速剖面

 
 
 
 

  Line1夯后S波波速剖面

 
 

Line1為東西向測線。強(qiáng)夯前剖面,6m以上橫縱向變化明顯,6m-10m變化較小。強(qiáng)夯點(diǎn)位于剖面中心處(9.6m)。強(qiáng)夯后:淺層(0-4m)整體速度有所提高。中深層(4m-8m)中心線兩側(cè)速度交較正中心處高,接近眼鏡型。

  • Line2

 
 

  Line2夯前S波波速剖面

 
 
 
 

  Line2夯后S波波速剖面

 
 

Line2為南北向聯(lián)絡(luò)線。強(qiáng)夯前剖面,6m以上橫縱向變化明顯,6m-10m變化較小。強(qiáng)夯點(diǎn)位于剖面中心處(9.6m)。強(qiáng)夯后:淺層(0-5m)整體速度有所提高。中深層(5m-10m),整體速度也是有所提高,中線兩側(cè)提高比較明顯,呈不規(guī)則眼鏡形。

 

結(jié)論

 

該次試驗(yàn)強(qiáng)夯影響深度約為8m左右,夯后波速剖面速度高點(diǎn)分布在夯點(diǎn)垂向線兩側(cè)速度,4-8m深度范圍呈對稱或不對稱的眼鏡狀。該方法成功完成了強(qiáng)夯試驗(yàn)場地的波速檢測,達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。

相對于傳統(tǒng)MASW發(fā)放,CMPCC方法方便快捷,特別是一次布設(shè)即可獲得完整2D波速剖面,大大提高了施工效率高,SeisImager/SW瑞雷波反演軟件在現(xiàn)場觀測的波形數(shù)據(jù)分析和反演數(shù)值模型方面,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)多道瞬態(tài)瑞雷波方法,可以大大提高地下S波波速結(jié)構(gòu)的精度和橫向分辨率。

 

 

McSEIS-SW地震勘探儀器

 

McSEIS-SW是OYO公司出品的一款24通道地震勘探儀器,其結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕,包含放大器和A/D轉(zhuǎn)換等測量電路。這種智能設(shè)計(jì)可使用商務(wù)筆記本電腦作為控制單元,用于測量控制、波形監(jiān)測等。該系統(tǒng)還標(biāo)配有一套高精度的面波勘探軟件,實(shí)現(xiàn)了在現(xiàn)場從測量到分析的有效進(jìn)行。此外,與傳統(tǒng)的一體機(jī)系統(tǒng)不同,商務(wù)筆記本電腦被用作控制單元,因此該系統(tǒng)總是與新的計(jì)算機(jī)一起使用。

● 產(chǎn)品特點(diǎn)

  • 儀器非常輕便、攜帶方便。低功耗設(shè)計(jì)適合長時(shí)間測量。
  • 儀器外殼為防濺結(jié)構(gòu),防雨。
  • 計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序(SW控制軟件)可安裝在商務(wù)筆記本電腦(需要以太網(wǎng))上。
  • 使用SW控制軟件可進(jìn)行高精度面波勘探分析。
  • 使用傳統(tǒng)的一體機(jī)產(chǎn)品,計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能往往趨于過時(shí)。相反的,使用本儀器。則可以根據(jù)需要選擇計(jì)算機(jī)。
 


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