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《瑞利面波理論及其在地基處理中的應(yīng)用研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、瑞利面波理論及其在地基處理中的應(yīng)用研究夏金平(重慶巨能建設(shè)集團(tuán)項(xiàng)目管理分公司)摘要：瑞利面波檢測法已廣泛應(yīng)用于地基處理效果評估。本文首先通過深入研究層狀介質(zhì)中瑞利波應(yīng)力場函數(shù)以及傳遞矩陣法，得到求解瑞利波頻散曲線的解析式；根據(jù)嘉華大橋北延伸段地基處理工程中強(qiáng)夯前后瑞利面波頻散曲線對比情況·得到了對該區(qū)段強(qiáng)夯處理前后的波速變化情況，研究表明：采用合理的強(qiáng)夯參數(shù)能夠極大地提島影響深度范圍內(nèi)瑞利波的波速值，強(qiáng)夯前后波速平均提高30％，最大值甚至高達(dá)56％。這表明強(qiáng)夯可以提高地基的密實(shí)度以及消除人部分地基后
2、期差異沉降。關(guān)鍵詞：表面波；瑞利波：地基處理：強(qiáng)夯法；分層介質(zhì)；傳遞矩陣法l前言本文首先根據(jù)柱坐標(biāo)對層狀介質(zhì)中瑞利波勘測理論進(jìn)行了深入研究，接著就提高實(shí)際工程中應(yīng)用瑞利波進(jìn)行檢測時(shí)成果的精確度需考慮的各因素進(jìn)行分析總結(jié)，并根據(jù)某工程大量實(shí)測數(shù)據(jù)和瑞利渡頻散曲線，對其地基強(qiáng)夯前后加同效果進(jìn)行了研究。2水平分層介質(zhì)中表面波的傳遞矩陣法在均勻半空『目】中存在的瑞利波，其波速v。與振動頻率f無關(guān)，郎具有非頻散性；但成層半卒聞中，由于各層的彈性性質(zhì)不一樣，P波和Sv波在分界面上多次反射及干涉，也將產(chǎn)生一‘種廣
3、義瑞利波，但是不同于半空問的普通瑞利波，這種廣義的瑞利波具有明顯的頻散性，在實(shí)際應(yīng)用中，無論是人工地震勘探還是工程無損檢測，大多采用點(diǎn)源豎直激振來激發(fā)瑞利面波，瑞利面波以柱面波陣面?zhèn)鞑ィ捎弥鴺?biāo)可以給分析帶來方便。2．1柱坐標(biāo)下的位移應(yīng)力場根據(jù)正交曲線坐標(biāo)彈性理論可知，在柱坐標(biāo)下，引入勢函數(shù)x，巾后t用勢函數(shù)表示的位移分量為2“ur-誓+等+}著u。-{-等斗擊等一誓u，曠誓一蕁{警一}警在軸對稱的情況下，不考慮e項(xiàng)，引入標(biāo)量勢函數(shù)般矢量函數(shù)分量如(1)式可簡寫為u，=4'．，砷，?！啊?o⑦Iu
4、：彳，z-_，{-礦，2．2傳遞矩陣及頻散曲線確定定義位移一應(yīng)力矢量j-【u．，U：。P。，L】T，其中U．=k6(z)+砷(z)Dzu：=ktIf(2)+a由(。)，a。(3)P．叫娜(z)+神(=)／0zP2---vk6(z)¨l
5、‘(z)，a2定義勢矢量；：【k耷(z)，k'I，(z)，呻(z)，az，d'I，(z)／02】’，則由(3)式得到位移一應(yīng)力矢量與勢矢量關(guān)系：S=MO式中：
6、101M：
7、01loj0110h0l設(shè)層上、下界砸的位移—瘟力矢量與勢矢量分別為s，書，j，；，則層上、下界
8、面由和；，S和j之間的傳遞關(guān)系滿足：母面s=吉贏j式中；eosp0cosq1Painp0tsinq—sinp／1,P0-el“1cosp0eosq，N=l00—10l一100吖i0-ff01(6)州燦，q--Yskh，h是層厚度·設(shè)第i+l層界面處的位移一應(yīng)力矢量為s。，，由界面處位移、應(yīng)力連續(xù)條件及式(3)得第i層j．與s。的關(guān)系式，由式(6)可得s。和s。的關(guān)系式。5，=Rs。IS，=TS¨式中：(7)R--dig(1，lrl，I)I=～／It,T=—占刪(8)可以發(fā)現(xiàn)，相鄰兩層介質(zhì)上界面的位移
9、—應(yīng)力矢量的傳遞矩陣T中，除了矩陣R含有下層彈性常數(shù)“+．外，矩陣中其他各元素僅含上層介質(zhì)的參數(shù)。進(jìn)一步的，得到第n層上界面與自由表面位移一應(yīng)力矢量的傳遞關(guān)系：SI_T(1，n)s。(9)式中T(1，n)為第n層上界面到第l層上界面(自由表面)的位移一應(yīng)力矢鼉的傳遞函數(shù)。Tq，II)--T(I，2)T(2，3)?T(Il-1，n)(10)再引入在自由表面邊界條件應(yīng)力為零和無窮遠(yuǎn)處位移為零的條件，得：iT(1，n)j
10、砷如1}卻(11)【kll，<￡)J要保證有非零勢函數(shù)，系數(shù)行列式必須為零：IiT(
11、I，n)jl印(12)波速和波數(shù)隱含在式(12)中，特征方程(12)式和分層介質(zhì)特征參數(shù)、相速度及頻率有關(guān)，表現(xiàn)出頻散特性，一旦介質(zhì)參數(shù)確定后，通過解特征方程就可求出頻率和相速度的相互關(guān)系．得到瑞利波的頻散曲線。具體求解方法包括Knopoff改進(jìn)方法及快速標(biāo)量算法等算法，限十篇幅，此處小作詳細(xì)介紹。2．3提高瑞利波采集記錄質(zhì)量的分jf}如前所言，瑞利波是一種表面波，沿著兩種不同介質(zhì)分界面?zhèn)鞑ァＦ滟|(zhì)點(diǎn)振幅隨深度以冪指數(shù)衰減，能量主要集中在距分界面很近的范圍，能量也不會向介質(zhì)體內(nèi)擴(kuò)散。它是體波在一定條件
12、下相長干涉形成的。工程應(yīng)用中采集的記錄不僅有需要的基態(tài)面波．還含有商階面波．甚至含有其他類型的波。如人為產(chǎn)牛的噪聲、斷面反射波、散射波等。由于這些波的影響，使得資料處理、整理后的解釋成果和實(shí)際地層中的情況出·43·施工技術(shù)■葡目曩強(qiáng)2012年5月現(xiàn)一定的偏差，因此存工程實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要采用多種手段努力確保獲得高精確度的采集信號。(1)收集試驗(yàn)區(qū)或相近區(qū)域已有實(shí)測資料，估測勘探深度所需的震源信號最低頻率：(2)在試驗(yàn)區(qū)按選定的激發(fā)方式進(jìn)行瞬態(tài)瑞利波采集，并對采集到的信號進(jìn)
