MASW技术在碎石土边坡灌浆治理效果检验中的应用

摘要

MASW勘探方法是近年来兴起的一种新的岩土工程勘探方法，其原理是利用瑞利波的频散特征，对工程介质体的物理力学性质做出正确的解释和合理的工程评价。与传统的勘探方法相比，MASW勘探具有设备轻便、效率高、投资少等特点，越来越受到岩土工程师们的青睐，在工程地质勘察和工程质量检测领域得到了广泛的应用。 本文介绍了瑞利波的应用历史、发展状况和MASW勘探优点；阐述了弹性波波动方程、匀质半空间和成层半空间的瑞利波方程；并介绍了MASW技术的原理和野外工作方法，以及在不同土层的适用范围。这些理论研究表明，瑞利波能反演土体的剪切波速度，剪切波速度和土体特性又有联系，所以采用MASW技术瑞利波法反演土体特性，检验灌浆治理后的碎石土边坡效果是可行的。 利用瑞利波信息反演层状半空间介质的性质和状态，一直是地震勘探领域关注的研究课题。本文将MASW技术应用于贵州三凯公路寨头隧道进口段碎石土边坡灌浆治理检验的实际工程中，由层状半空间瑞利面波的实验数据，分析层状瑞利波的频散曲线，并利用基阶和高阶模态的瑞利波频散曲线反演层状介质参数。根据得到的动力学参数与治理前的数据比较，检验治理后碎石土边坡灌浆效果。治理前后动力参数变化结果表明：虽有部分区域表层灌浆不均匀，但整体还是起到了灌浆固结的作用，场地类型均也基本变为中硬状态，土质边坡整体稳定性增强，灌浆治理取得了较好的成效。 另外，本文还做了钻孔勘探，结果证明MASW技术得到的界面分布形态与钻探结果接近，充分说明MASW技术的可靠性和准确性。 MASW技术用于检验碎石土边坡灌浆治理效果，是一种新方向的研究探讨，本文的研究显示，由于理论计算的某些不足和实际工程情况的复杂性，MASW技术仍存在一些问题，有待于进一步研究。

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第一章绪 论

1.1面波评价土层特性的理论及MASW技术的提出

1.1.1面波评价土特性的理论

1.1.2 MASW技术的提出

1.2国内外瑞利波勘探测试技术应用历史和现状

1.2.1瑞利波勘探测试技术国外发展历史

1.2.2国内瑞利波勘探测试技术发展史

1.3 MASW法勘探的优点

1.3.1瑞利面波瞬态法与稳态法比较

1.3.2多道瞬态瑞利波法的优点

1.4研究问题的提出及可行性

1.4.1研究问题的提出

1.4.2可行性分析

1.5研究思路和内容

1.5.1研究思路

1.5.2研究内容

第二章瑞利面波理论分析

2.1面波波动理论

2.2固体中弹性波的波动方程

2.2.1无限弹性体中波的类型

2.2.2半无限弹性体中的平面波

2.3匀质半空间的瑞利波

2.3.1瑞利波方程及波速VR

2.3.2瑞利波的位移

2.4成层半空间的瑞利波

2.4.1具有表面层的空间

2.4.2多层介质情况

2.5瑞利波频散曲线特性

2.6瑞利面波理论分析小结

第三章MASW技术相关理论

3.1 MASW技术勘探原理

3.2测试指标

3.3野外工作方法原理

3.4数据处理方法原理

3.5不同地层类型的适用性

3.6 MASW技术相关理论小结

第四章MASW技术检验碎石土边坡灌浆治理效果

4.1工程概况

4.1.1地形地貌

4.1.2地质构造

4.1.3地层岩性

4.1.4水文地质

4.1.5边坡稳定性

4.2仪器设备简介

4.2.1震源系统

4.2.2检波器

4.2.3数据采集与分析系统

4.3碎石土边坡灌浆治理前勘探数据

4.4现场测试和数据处理

4.4.1现场测试

4.4.2瞬态瑞利面波数据处理

4.4.3数据处理中典型波形的处理

4.5成果和分析

4.5.1获得成果

4.5.2成果分析

4.5.3 MASW成果与钻孔成果比较

4.5.4 MASW成果和治理前剪切波测井成果比较

4.6 MASW技术检验碎石土边坡灌浆治理效果

4.7 MASW技术检验碎石土边坡灌浆治理效果小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2存在的问题

5.3前景展望

致 谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文情况