基于瑞雷波理論的公路無(wú)損檢測(cè)方法研究.pdf

1、地震波在彈性介質(zhì)內(nèi)傳播時(shí)主要有縱波和橫波,由于它存在于整個(gè)彈性空間,因而這些波統(tǒng)稱(chēng)為體波。相對(duì)于體波而言,在彈性分界面附近還存在著另一類(lèi)波動(dòng),從能量來(lái)說(shuō)它們只分布在彈性分界面附近,故稱(chēng)為面波,地震面波在地震波中占有很重要的地位。在天然地震中,瑞雷面波是一種對(duì)建筑物危害極大的波,但我們只要掌握了瑞雷波的傳播特點(diǎn)及其傳播規(guī)律,瑞雷波同樣能夠服務(wù)于我們的工程建設(shè)。瑞雷波由英國(guó)學(xué)者瑞雷(Rayleigh)于1887年首先在理論上確定的。它具有低

2、頻、低速(瑞雷面波的傳播速度VR大約是橫波速度的0.95倍)、強(qiáng)振幅的特點(diǎn)。由于瑞雷波在層狀介質(zhì)中,具有頻散特性,即波速隨波長(zhǎng)(或頻率)變化而變化,且瑞雷波波速與橫波速度具有相關(guān)性,為瑞雷波的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊前景。
　　 本論文研究從瑞雷波的傳播特點(diǎn)開(kāi)始,首先討論瑞雷波在均勻介質(zhì)中的傳播特點(diǎn)和規(guī)律:進(jìn)而討論在層狀介質(zhì)中瑞雷波的傳播特點(diǎn)和規(guī)律。為瑞雷波的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)；其次:對(duì)目前國(guó)內(nèi)外瑞雷波的提取方法進(jìn)行系統(tǒng)的分析。常規(guī)的二維濾

3、波方法(f-k域?yàn)V波)效果的好壞主要取決于濾波器的選擇、采樣間隔的大小和點(diǎn)數(shù),該方法必須同時(shí)采用多道記錄(一般為6道)來(lái)獲取頻散曲線(xiàn)從而降低了瑞雷面波法探測(cè)的縱橫向分辨率,因此難以滿(mǎn)足高精度探測(cè)的要求；重點(diǎn)討論了τ—p域提取瑞雷面波方法和采用小波變換的小波系數(shù)閾值判斷提取瑞雷面波方法。經(jīng)深入研究此兩種方法提取的瑞雷波可克服常規(guī)二維濾波法多道加權(quán)平均、無(wú)法探測(cè)小規(guī)模和局部異常的不足,又可以解決介質(zhì)橫向突變情況下瑞雷波頻散曲線(xiàn)的計(jì)算問(wèn)題；第

4、三:通過(guò)對(duì)頻散曲線(xiàn)計(jì)算方法的改進(jìn),即對(duì)要計(jì)算的頻率區(qū)間采用對(duì)數(shù)值等分,使其高頻段頻率間隔加大,低頻段頻率間隔有效減小,有效提高深層的分辨率和勘探深度；第四:通過(guò)建立瑞雷波方法進(jìn)行公路路基質(zhì)量檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型及指標(biāo)統(tǒng)計(jì),采用最小二乘法求取合理的相關(guān)因子,即容重、承載力、強(qiáng)度等與橫波速度及深度關(guān)系式中的待定系數(shù)的獲取方法,為瑞雷波檢測(cè)實(shí)現(xiàn)由定性為主上升到定量解釋奠定了理論基礎(chǔ)。第五:通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比研究,有效實(shí)現(xiàn)了瞬態(tài)瑞雷波記錄中提取適于相鄰道頻

5、散曲線(xiàn)的計(jì)算瑞雷波,消除了常規(guī)方法的平均效應(yīng),從而大大提高了瑞雷波法的縱、橫向分辨率和檢測(cè)精度,能真實(shí)反映地下較小范圍內(nèi)的局部異常和突變異常；第六:通過(guò)論文研究,研制了“瑞雷面波資料處理與解釋軟件”并結(jié)合公路檢測(cè)實(shí)際應(yīng)用,驗(yàn)證了本軟件系統(tǒng)的適用性,同時(shí)也證明瑞雷波方法不僅可以檢測(cè)路基壓實(shí)度、地基承載力及復(fù)合地基承載力,同時(shí)也可以通過(guò)CT成像較好的檢測(cè)深層攪拌樁的樁身質(zhì)量。為公路質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)提供了一種方便快捷的檢測(cè)方法。
　　 本

6、論文為基于瑞雷波理論的公路無(wú)損檢測(cè)方法研究,經(jīng)過(guò)理論分析、數(shù)值模擬、物理模擬和應(yīng)用試驗(yàn)對(duì)比等,取得如下研究成果:
　　 1、采用τ—p變換方法提取瑞雷波,滿(mǎn)足了相鄰道計(jì)算頻散曲線(xiàn)的需要；從而大大提高了瑞雷面波無(wú)損檢測(cè)的橫向分辨率和精度。解決了常規(guī)二維濾波方法方法不能準(zhǔn)確檢測(cè)局部和小區(qū)域異常的問(wèn)題。
　　 2、利用小波閾值判斷方法來(lái)提取瑞雷面波,有效地提高了瑞雷波勘探方法的橫向分辨能力,解決介質(zhì)橫向突變情況下瑞雷波檢測(cè)問(wèn)題

7、。
　　 3、通過(guò)變頻率間隔方法,直接利用傅里葉變換數(shù)值積分計(jì)算頻散曲線(xiàn),有效提高了瑞雷波勘探對(duì)深層的分辨能力。
　　 4、通過(guò)建立瑞雷波方法進(jìn)行公路質(zhì)量檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型及指標(biāo)統(tǒng)計(jì),來(lái)求取合理的相關(guān)因子,為無(wú)損檢測(cè)實(shí)現(xiàn)由定性為主上升到定量解釋奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 5、編寫(xiě)了“瑞雷面波資料處理與解釋軟件”不僅可以檢測(cè)路基壓實(shí)度、地基承載力及復(fù)合地基承載力,同時(shí)可以通過(guò)CT成像也可以較好的檢測(cè)深層攪拌樁的樁身質(zhì)量；實(shí)