SASW 法在基础工程和路基工程中的应用分析

宋 炜，李 剑

(宜春通达路桥建设有限公司)

1 SASW 法及其工作原理认知

SASW 法，即表面波频谱分析法，依托频谱分析方式，对瞬间激振中所产生的各种频率的瑞雷波作出判断，对测定物质所具备的特性进行确定。在瞬间激振作用条件下，地面会产生一定的扰动波，具体表现为面波、折射波与反射波等，其中面波在整个扰动波形式中能量最强。瑞雷波横波与纵波在传播过程中，于界面处会出现一定程度的叠加与放大，表现出能量大、频率低、传播速度低、衰减慢等特征，传播信号在获取实现上更为简单。瑞雷波能力集中于一定波长范围内，可以通过一定距离范围内的瑞雷波特性实现对工程测试，且瑞雷波在均匀介质传播中，不存在频散特性，在非均匀介质传播时，瑞雷波频率不同，其所具备的实际传播速度不同，其传播特性为其在基础工程及路基工程中的应用奠定了基础。

瑞雷波能量其能量在一定波长范围内集中，其在实际传播时，所穿透的地面深度同样在一个波长范围内。相同波长传播特性对传播介质水平方向中的差异进行表现，不同波长则对深度差异中信息进行表现。以fi代表瑞雷波频率，Δt代表相邻检波器时差，相位差为Δφ，测量范围其波速平均值为

通过测量不同频率所对应的Vr 值，可以获得频率与波速所具备的频散曲线。瑞雷波波速与剪切波速之间内在的关系为

在以上公式中，μ 代表柏松比，依据其可以计算出基础工程与路基工程中具体参数，实现其应用价值。

2 SASW 法在基础工程与路基工程中的实践应用

2.1 SASW 法对基础工程土层特性的评价

某地铁工程在施工过程中采取掘进法施工技术，然而在实际施工中，出现了大量渗水问题，对施工进度造成严重影响。为明确认知基础工程土层特性，找出渗水原因，采取SASW 法进行现场测试。在该工程中，应用多功能SASW 面波仪，依据测量需求进行测点布置，为确保测试数据可靠性与客观性，采取映像技术、钻孔取芯、单点面波观测与单孔PS 测井法进行综合检测。

该工程渗水段，依据地质勘察结果来看，其土层分布由上而下具分为六层，具体为:表层:由沥青路面及碎石层构成，厚度为0.2 ～0.3 m;杂填土层，由粉质粘土、砖块及夹碎石构成，厚度为0.5 ～1.5 m;粉质粘土厚度为2.5 ～3.5 m，具备硬－可塑性;粉质粘土厚度为2.5 ～7.5 m，具备软－可塑性;粉质粘土至粉砂土层，厚度为2.5 ～4.5 m;粉质粘土，硬质可塑。

依据施工渗水位置，采取SASW 法对相关地段进行映像法勘测与单点面波测试，映像法勘测间距设置为5 m，偏移距设置为8 m，采取锤击法激发瑞雷波，经过处理可以生成影像地震剖面图。设置单点面波进行测试，其道间距设置为2 m，偏移距设置为8 m，采取锤击法进行激发。单点面波反演图见图1。

图1 单点面波反演图

通过分析其剖面获知，在深度为10 m 左右时，出现剪切波低速层，通过钻孔取芯证明，该土层属于粉质粘土－粉砂土，因其部位粉砂土层含水率较高，导致施工出现渗水问题。经过工程实践施工证明，SASW 测试结果符合实际。

2.2 SASW 法在路基工程压实度测试中的应用

在路基填筑工程施工质量评定上，其压实度属于关键性指标，压实度标准的实现程度，直接关系着路基工程整体质量与效益。常规路基工程压实度测试多采取灌砂法执行，采取灌砂法进行作业，其时间花费较长，其压实度检测精度难以有效控制。为此，在路基工程压实度测试中引入SASW法，将SASW 法与灌砂法相结合，综合确保路基压实度测定准确性。应用SASW 法，通过波速测试其压实度，同时还可对碾压过程中路基沉降量进行测定。在现场检测中，采取SASW 法，通过小能量锤击激发，如选择1 kg 锤重，设定12 道接收，道间距设定为0.2 m。通过测试构建出波速、压实度、碾压沉降量与碾压频率之间的内在关系，依据路基工程质量控制标准，实现对其压实度状况评估。

在本研究中，其SASW法测试，选择在煤矸石填筑段上进行，于填筑段两个断面中，合理布置测点，测点共设定为4 个，在振压两次后，采取灌砂法对煤矸石填筑段压实度进行测定，测定结果显示，在碾压六次后，煤矸石其压实度在93.1%以上。在填筑段断面上四个测点位置上，每次碾压均采取SASW 法对煤矸石剪切波速进行测定，检测结果显示，随着碾压次数增加，其剪切波速增加，两者存在着正相关关系。第一次碾压作业时，第一层煤矸石其剪切波波速为152.9 m/s，在第六次碾压时，其剪切波波速为250 m/s。通过现场煤矸石路基填筑及测量相关数据分析，获得路基填筑压实度与剪切波波速之间存在的内在数学关系

Vs=922.21－2140.38p+1 466.43p2

实践证明，其煤矸石路基填筑施工过程中所具备的剪切波波速与压实度之间存在着二次线性关系。

2.3 SASW 法在确定地基承载力中的应用

在路基工程施工中，地基承载力参数计算精确性十分重要，是确保工程施工质量及安全性的重要标准。在地基承载力确定时，可以应用SASW 法综合分析，通过试验检测找出地基承载力、压缩模量与面波速度之间存在的内在关系，依据其关系数学式，推导工程地基承载力合理性。此外，考虑到工程在实际施工作业中，其路基承载力并非恒定不变，而是受到各种外部因素干扰，如车辆行驶速度、车辆荷载及振动频率等，且不同地区，其地质不同，自然条件存在着一定差异，均会对地基承载力造成一定影响。

此外，还可以将SASW 法应用于液化地基加固效果评价中，如在距离地基位置安装检波器，在强夯作业中产生一定扰动波，依据检测波接收对地基加固效果作出评估，从而确保地基加固处理质量，为工程效益实现提供技术支持。

3 结 语

在基础工程与路基工程作业中，引入SASW 技术，能够对其具体的施工参数及状况进行测定与评估。SASW 法激发瑞雷波，通过频谱分析方法，实现对其传播介质的确定。在认知SASW 法及其工作原理基础上，重点从基础工程土层特性评价、路基工程压实度测试、地基承载力确定等方面对SASW 法的实践应用进行探究。实践证明，SASW 法在应用中，其测定信号接收简单快速，整体测定精度较好，实践应用价值突出，其未来应用前景较为广阔。

［1］杨志华.SASW 法在基础工程和路基工程中的应用刍议［J］.城市建设理论研究(电子版)，2013，(36).

［2］王斌，徐树晴，童立元等.SASW 法在强夯置换墩着底情况检测中的应用［J］.山西建筑，2013，39(34)91－92.

［3］贾辉，何正勤，叶太兰等.SASW 及MASW 方法在隐伏断层探测中的应用［J］.地球物理学进展，2010，25(2):709－713.

［4］高国朋，颜可珍.软土地基加固检测评价的瑞利波法［J］.水利与建筑工程学报，2010，8(3):113－116.

［5］蒋志峰，吴瑞明.超声表面波检测的局部频域特征分析方法初探［J］.科技通报，2011，27(4):571－574.

［6］王锋，陈清军.断层附近的地震波频谱特性与结构动力反应分析［J］.结构工程师，2011，27(5):102－110.