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歐美大地 工程物探
工程物探
強夯法效果如何?來看看這個檢測結果
發(fā)布時間:2020-08-19 瀏覽次數:45594 來源:歐美大地
 

強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的方法。強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,當采用在夯坑內回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進行強夯置換時,應通過現場試驗確定其適用性。

我國西部地區(qū)由于地形崎嶇,很多工程進行地基處理時需要削峰填谷,形成很多高填方場地。這些場地往往采用強夯作為地基加固處理的重要手段。對于這些高填方強夯場地的質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用高,周期長。而二維瑞雷波檢測方法,施工效率高,能短時間內完成大面積的檢測工作,且方法成熟,在地面操作,費用較低。配合少量的鉆探、觸探、靜載數據,可以獲得準確的大范圍的地基加固效果、強夯影響深度和地基承載力等重要指標。

 

01

MASW多道瞬態(tài)瑞雷面波法

 

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

日本OYO公司將MASW方法進一步延伸,開發(fā)了CMPCC(共中心點疊加,Common Middle Point Cross-Correlation)方法。

排列固定,多炮點記錄,在CMP點對記錄進行疊加,提高了數據的信噪比,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=檢波器數(N)+1,得到N+1張記錄 。

CMPCC觀測系統(tǒng)示意圖

CMPCC主動源瑞雷面波法數據需要專門的軟件進行處理,本文中應用的是OYO公司開發(fā)的SeisImager/SW表瑞雷波反演軟件。
 

 

SeisImager/SW軟件與數據處理流程

02

 

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

CMP相關校正分析的數據處理包括以下幾個步驟:

第一步

對每炮數據的各道數據進行相關校正計算。

第二步

將具有共中心點的相關道抽取出來放在一起,合成的相關校正道集。

第三步

對CMP相關校正道集進行多道分析,計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。

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

 

 

數據處理標準流程

  1. 導入數據,輸入觀測系統(tǒng)參數。
  2. 檢查原始數據,檢查是否有觸發(fā)異常,對壞道進行剔除,反轉的道進行調整。
  3. CMP抽道集,軟件自動進行互相關分析。
  4. 將CMP點的時間域數據通過傅里葉變換,轉換至頻率域,并進行頻散曲線的抽取和修正(剔除畸變點)。
  5. 依據已提取的頻散曲線建立初始化模型。
  6. 在初始化模型基礎上,通過最小二次方反演,得出測線范圍內深度-剪切波速值剖面。

 

03

工程實例分析

 

本次實驗設計為研究強夯前后場地波速變化情況。在場地4角和中心共布置5個測點,點號即為強夯次數,采用二維瞬態(tài)瑞雷法進行檢測。

位于場地4角的測點,各布置一條東西向測線;中心處測點布置互相垂直的兩條測線(line1東西向,line2南北向)。在強夯前和強夯后各測量一次。觀測系統(tǒng)為24道25炮。檢波點距和炮點距相同,均為為0.8m??傆嫓y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

 

成果分析

04

 

//測點3數據處理成果

 
 
 
 
 
 

 夯前S波波速剖面

 
 
 
 

 夯后S波波速剖面

 
 

剖面左側為東,靠近試驗場中心位置;右側為西,最西側抵達試驗場邊緣。測線整體在試驗場西北緣偏南。強夯前剖面東側有一明顯速度較高區(qū)域(深度4m-8m,位置2.9m-7.9m處)。西側速度較東側低。強夯點位于剖面中心(9.6m處)。強夯后: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,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,則是東側速度有所降低,西側速度有所提高。

//測點6數據處理成果

 
 
 
 
 
 

 夯前S波波速剖面

 
 
 
 

 夯后S波波速剖面

 
 

剖面左側為東,靠近試驗場中心位置;右側為西,最西側抵達試驗場邊緣。測線整體靠近試驗場西南緣。強夯前剖面由淺至深速度逐漸增大,略似層狀。強夯點位于剖面中心(9.6m處),強夯后: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,但沒有形成比較標準的眼鏡型異常;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9數據處理成果

 
 
 
 
 
 

 夯前S波波速剖面

 
 
 
 

 夯后S波波速剖面

 
 

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

//測點15數據處理成果

 
 
 
 
 
 

 夯前S波波速剖面

 
 
 
 

 夯后S波波速剖面

 
 

剖面左側為東,最東側靠近試驗場東側邊緣;右側為西,靠近試驗場中心。測線整體靠近試驗場東北緣。強夯前剖面沒有明顯規(guī)律。但可見8m處呈現分界的趨勢,8m以上可認為是填充導致的不均勻;8m以下可認為呈層狀強夯點位于剖面中心(9.6m處)。強夯后: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20數據處理成果

 
 
 
 
  • 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。強夯前剖面,6m以上橫縱向變化明顯,6m-10m變化較小。強夯點位于剖面中心處(9.6m)。強夯后:淺層(0-4m)整體速度有所提高。中深層(4m-8m)中心線兩側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)絡線。強夯前剖面,6m以上橫縱向變化明顯,6m-10m變化較小。強夯點位于剖面中心處(9.6m)。強夯后: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,中線兩側提高比較明顯,呈不規(guī)則眼鏡形。

 

結論

 

該次試驗強夯影響深度約為8m左右,夯后波速剖面速度高點分布在夯點垂向線兩側速度,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夯試驗場地的波速檢測,達到了設計目的。

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場觀測的波形數據分析和反演數值模型方面,遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)多道瞬態(tài)瑞雷波方法,可以大大提高地下S波波速結構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,其結構緊湊、重量輕,包含放大器和A/D轉換等測量電路。這種智能設計可使用商務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)還標配有一套高精度的面波勘探軟件,實現了在現場從測量到分析的有效進行。此外,與傳統(tǒng)的一體機系統(tǒng)不同,商務筆記本電腦被用作控制單元,因此該系統(tǒng)總是與新的計算機一起使用。

● 產品特點

  • 儀器非常輕便、攜帶方便。低功耗設計適合長時間測量。
  • 儀器外殼為防濺結構,防雨。
  • 計算機應用程序(SW控制軟件)可安裝在商務筆記本電腦(需要以太網)上。
  • 使用SW控制軟件可進行高精度面波勘探分析。
  • 使用傳統(tǒng)的一體機產品,計算機的數據處理功能往往趨于過時。相反的,使用本儀器。則可以根據需要選擇計算機。
 


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