工程物探基础方法及案例

1反射波法、折射波和透射波法在工程勘查中的根底方法原理及其实测案例分析前言地震勘探是通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段。在煤田和工程地质勘察、区域地质研究和地壳研究等方面，地震勘探也得到广泛应用。20世纪80年代以来，对某些类型的金属矿的勘查也有选择地采用了地震勘探方法。目前的流行的地震勘探方法主要有反射波法、折射波法、透射波法、瑞雷波法和桩基无损检测法。本人认为桩基无损检测法实际上也是应用地震波发射波法检测桩基的完整性，故在本文中擅自将桩基无损检测法归纳入反射波法当中。二、正文1、反射波法的应用反射波法是利用地震反射波进行地质勘探的方法。通常在激发点附近，即深层折射波的盲区以内接收反射波。在巨厚沉积岩分布的地区，一般在几公里的深度范围内能有几个到几十个反射界面，故能详细研究浅、中、深层地质构造。根据反射波的资料，可求地震波在覆盖层的传播速度和大段地层的层速度，进而能准确地求得界面的埋藏深度并进行大段的地层比照。由于反射波法一般在激发点附近观测，受激发时产生的干扰及地表结构的影响较大，故随时都必须注意消除干扰，以获取质量良好的反射资料。1、1桩基无损性检测下面例举利用地震反射波法进行桩基完整性检测的试验:1、1、1桩基无损性检测原理桩根底是建筑结构工程重要的根底形式之一,由于工程地质及施工技术等方面的原因,局部桩常出现断裂、离析、夹泥、缩颈,严重影响基桩的承载力。为了保证工程质量,需要对基桩进行检测。对于桩基的低应变动态检测通常采用低应变反射波法。它的主要检测方法是通过鼓励锤在桩顶施加激振力,在桩顶产生压缩波。该波沿桩身向下传播过程中,遇到不连续界面、截面大小发生变化至桩底时,由于波阻抗发生变化,将产生反射波。利用传感器、信号线及数据采集系统将反射波的时程、幅值和波形特征记录下来,然后通过分析系统来判定桩的完整性情况。反射波法的理论根底是一维波动理论,当弹性波沿着垂直截面的方向从一种介质到另一阻抗不同的介质,在界面将会产生扰动,分别以反射波和透射波在两种介质中传播。〔杆的一维波动微分方程〕〔通解采用行波形式〕波的阻抗其中ρ为桩的质量密度,c为波速,A为面积,根据阻抗发生变化界面处的连续条件可得:其中Z1和Z2分别桩界面变化处的上、下部的阻抗。当VR与VI同号,说明反射波和入射波同相位,即Z1>Z2,桩阻抗由大变小,此处桩发生了断裂、砼离析、夹泥、缩颈或摩擦桩底反射。当VR与VI异号,说明反射波和入射波反相位,即Z2>Z1,桩阻抗由小变大,此处桩发生了嵌岩桩底反射或扩颈。假设桩为一维线弹性杆,其长度为L,横截面积为A,弹性模量为E,质量密度为ρ,弹性波速为C(C=E/ρ),广义波阻抗为Z=AρC;推导可得桩的一维波动方程:棚假设弄桩中模某处和阻抗肠发生梳变化预,械当应怀力波辽从介凑质赢Ⅰ葱(阻袍抗为坐Z1悠)进鹿入介递质谜Ⅱ承(阻兔抗为槽Z陶2)党时茶,将坚产生斩速度润反射子波赤Vr所和速阶度透昆射货波胞Vt违。埋令桩恩身质浑量完戴好系绳数兆β萍=堵Z2倚/品Z1左,石那么有嚼缺陷烦的程涝度根洽据缺今陷反弊射的邻幅值满定性任确定巴,鱼缺陷坡位置孤根据玉反射桌波的辫时间钻t夜x由方下式戚确定流1、赠1、净2桩盗基无纯损性扫检测凝实例冻分析龄广东神省东哥莞市飘某单含位拟座建三竞层厂糖房、脂六层谈宿舍蛇各一让幢苹,基叮础份玻采用诚锤击泽沉管医灌注抱桩批,桩臂径为苍喝48依0m汪m孝,建设计蹈桩长构雹17竞.0借0m苦,梳单设仁计承缠载力红值为洽6疯00面kN奶,膊施工棋总桩回数为躬4挣10洲根勇桩。本根据陷该工重程岩各土工沫程地美质勘引察报嘉告资药料悲,该钞场地硬的地立层由谎上而墙下主波要素惩土、苗粉质险粘土碗、淤疼泥质盆粉细仪砂、障中砂涉及中猜粗砂望组成月,划下伏秀基岩杀为质搁泥岩口,闻桩端兽持力困层为辛强风厘化砂聪质泥锯岩。耗根据球有关定要求补某地赴质勘馒察院寻院对缘中膨62颗根沾工程辈桩进均行了穿低应叶变反筐射波嗽法检欺测脊,检尚测结油果为健:辱Ⅰ鉴类叹7貌根偿,初Ⅱ圆类桩像4直6花根执,援Ⅲ沸类桩偶5抽根门,掉月Ⅳ由类桩团4谊根猎,朽反映我出该虚工程彩桩施焦工的转整体达质量称是比黄较差左的。拢下面灰就桩由身实析测波舱形曲洪线图厦进行那分析呢：是(惑1执)忘、迈桩身满根本滴完整姥型桩软波型吨曲线延特征浑某厂习房脂2畅、3我0雁桩波茎形曲蔬线图棍1奇和明图步2融,据缝此可志以看贩出这嘱两根喂桩的羡波形霞曲线俩,淹桩底化反射轧明显拐,研没有撑明显门的桩撕间反尚射波叮出现逼,悬根据令桩底查反射馋波的垂时间虎计算望的纵雕波速念度正柔常嗓,说薯明桩耀身质誓量良龙好。丝图1眯柜厂房热2恩桩实置测波纳形曲阵线图泛图2晃责厂房向30消桩挤实测系波形齿曲线亡图笔(兰2单)吊、悟桩身公存在留严重挑缺陷产型桩蹈波型律曲线僻特征羞从图源3影、图句4种、和注图痰5概的波凑形记蜂录曲却线可大以清吉晰的拳看到烈厂房哨11腐3驾桩及撕宿舍焰3预0寇、7聚这竖三根顶桩在炕约末2.死0m案左右抛的地群方均织出现梅明袄显的把桩间腥同相凡反射姨波变,且章屡次档反射汽明显限,赵说明竹在此眼位置询桩身俊存在炼严重界缺陷项(经闯开挖呈均得报到证虎实)螺。辨图3增互厂房订11耳3纹桩实洗测波跑形曲呈线图膏图4虾燥宿舍觉楼3慢0思桩实茫测波秋形曲绕线图基图5弄基宿舍莲楼7纷桩缓实测剥波形郑曲线目图发1、缝1、昆3厘由桩腥基无木损性仿检测惕结果汤而得偷出的虽结论渠低应矮变反悉射波董法基悬桩完搜整性爱测试母技术留具有彼经济锈、快界速、刻方便年等优途点起,是贵目前奇已成巧熟的资普遍棋采用攻的一那么种基价桩普坚查手选段瞒,在碗工程本桩的切检测增验收赌中已俘得到弦广泛炭的应调用凉,通至过检榨测和问分析蓄桩间迎反射报波的桶传播孩时间裁、幅帜值大电小和灯波形胃记录逗的相妹位特茂征等毯因素辉,芳便可除较准钓确的酸判断射桩身瞒存在钥的缺饰陷的鹊类型北及缺忠陷的吩严重绸程度更,程判断公基桩巧的成煮桩质底量带,本都实例指就是睁很好逆的说件明。睛1、亚2拢反射河波法架在地蚁质勘首探中纱的应物用扎1、苹2、币1本反射案波法捉在地矛质勘均探中香的基川本原扁理及鱼解释洒方法惠反射问波在连地震醋勘探刻中的捕资料爆的解无释：闻由于炮反射达法数深据处驰理最膝终得端到的奔是反萄射时露间剖慨面，亿因此赏，反锣射波贼资料眉的解府释也能就是很对地堵震时浑间剖乘面的蛇解释灾。同迁相轴久的起朗伏能霜定性桐地表贫现反朝射界方面的愤产状志变化震：押日蹄芽茧；驳时间棋剖面掘不一壮定是皮地质妇剖面火，首把先鬼时间孙剖面赞中显惕示不捎出波窜阻抗川为零趴的地缓质界肌面，偏因此织地质宜界面围有可共能多所于反色射界震面，远其次隔同一写岩性训的地梁层有例可能降存在北不同亲的物祖性界生面〔柔如水砍.气路，油挡.水申分界杠面〕患，因款此地影质界口面有今可能节少于办反射妹界面植，再顷者浩时间逆剖面曾不等披于深欺度剖痕面，耻如绕占射波便、回妖转波麻等，辟会造剪成各晚种假耻想。鼠在时且间剖洲面上言，反震射层世位表叫现为缩同相业轴的故形式伟。在碧地震洒记录汪上，码相同治相位窝〔主浴要指发波峰有和波浮谷〕泊的连舰线叫徒做同滑相轴诚。所趣以时逆间剖五面上纱反射自波的裳追踪感实际恢上就英变为怕同相盼轴的妥比照珍。砖难反射惊波识禾别对齐比传有泊三个黑标志爽，其丹一是歼振幅菊标志辜。扯来自痛反射艰界面丙的反甜射波哈具有挨显著昼增强趟的特胳征，园且水占平叠轻加次循数走介越多斤，这骄种特将征越租明显破。慰如图迹〔〕下所示棕：泰其二群是波哀形标掉志信同一夜界面脊的反帖射波追在相歼邻地吗震道堵上波渔形相划似〔占包括吵视周异期、榆相位堵个数惊、振徒幅等冠〕。搂谦最后镇是震相位种标志繁因为没有效诸波记准录时歼间已献校正耍为同侄一基源准面守上接陈收的色t0昆时间草，因傲此，海来自兆同一润界面刃的反妙射波务相同笔波峰浊相位飞的连德线与惭相应拖的反代射界滴面段铸的形野态相瞧似。娱实际阴比照吧中我称们往创往将谎垂直享构造处走向咱、信添噪比馅高、叶同相浆轴连过续性献好的耕测线刷，做的为主祥测线袋开始耽比照脏。而崖振幅疼强、纲同相治轴连抄续性炼好、篮可在伴整个现工区摆内连慨续追复踪的五目标各反射掏层，浙即是峰标志惧层，门我们令作为烤重点棉比照惯对象虚。沿身测线欣闭合怕圈对谎比〔趋剖面娃的闭寇合〕结往往拌是保雪证对使比质熄量的近可靠联方法须，其沿在测设线的臣交点首处咬t0植时间满应该胆相等饮。担水平许叠加疑存在询偏移况问题谨，当茂构造由较复换杂时哲，波宇与波您出现熔斜交伞，其变中的谢偏移构剖面倦也可变以作测为对荐比。大向斜裕、背济斜、爷断裂宏等特蠢殊构磨造会碌形成披回转冻波、茫发散外波、齿绕射舞波和份断面剂波等仙，这决些特偷殊波杨在时番间剖赛面上训的空纹间分娘布，袭回声农时间讯的大夜小、稍振幅孔的强些弱、贼同相爹轴的呆连续贤性构披成了狭地震柿波场舰。恼根据脾地震亮剖面肌和有孟限的唤钻探楚数据软，我脉们可间以基辈本上犁有效领的分当析剖矮面数招据，东确定砖地层劳分布指及厚艰度、杏断层咽的分蔽布等喊。一秤般用且井孔慎资料扇的地永震分挪层深民度测称算，拔转换你成相臂应的筹时间旗反响皆在地股震剖纷面上蔽。地符震反唤射波法同轴颈相的含错断腹，同酱相轴编产状昼突变最，归反射搏零乱昂或出喂现空答白带单，均让是断解层分翼布的旨有效身证据却。舅同相阵轴数映目突瓣增或贝消失惹，波冲组间途隔突每变是纯由于灵断层确上升中盘沉初积地抹层少塞，而须在下本降盘占易形膜成沉杯降中杯心，鸡沉积付了较奉厚、词较全超的地双层造络成。悉以此梯我们氧根本堂上可惊以判漠断断衔层的诸位置握、大箱致走劈向、葡断层简面及臣断层肿的上嫩下盘剧、断鸟层的桂宽度面等等调。当倾测线掘与断椅层走颜向垂赞直时惠，地酸震剖邪面上博断层嚼的倾梁角为瞎真倾狠；朋而当梅测线盯与断树层面存斜交蜂时，棒我们捆可圾以隐得蓄到断粮层面纺的视扣倾角芹，视苍倾角由可以补转换将为真女倾角龙。奴最后备我们魂可以仿根据筹地震葛剖面待绘制辰地质煤解释售剖面尊：老1、怎2、箭2浸税反射糠波法关在地城震勘垄探中糊的应来用实什例：概为探五测康任定木尿格措寇七色节海附英近是痰否存尖在一浆条隐对伏断你裂驰,周进行菠了浅烫层地剂震勘途探池,昨将所仆得的表原始晃时间血记录抽经资源料处础理得幼到以礼下地垒震时蓬间记与录休(感如图炭)咬。某图肃2符康嘱定木纸格措询地震垫时间耀剖面宗结合把该区躲地质粮调查宽及工用程地裂质勘耍探结丛果析,临绘出板了地增质解碌释图寒(充如图烤)或。械结合极图野2勉、图脂3蹄分析用可知愚:逆第一货层位搅于地钥表和语近地雪表脑,室厚度起较薄宝,昌仅数寿米至肺十余克米困,冈剖面鹊西侧樱的波昆速为毅15繁00盏m野P露秒吊,俗为坡奥洪积讯物仇;职酱剖面浅东侧炼的波货速仅汽90帅0m阀P屑秒占,股反映备的是剑七色舱海沼嘱相淤柿泥质左沉积肆物。饶第二雨层底梁界面阶埋深施约径12徒0员～筒18故0m诊,件健波速丘值为专20公00导～侧26筝00库m励P淹秒唇,森为该认地区显较厚鹿的晚夏更新励世冰斧碛物延的具诉体反鸡映。托第三叠层波有速值仗大于稠38坐00坑m锋P秩秒巨,冤为该妨地区够广泛费出露圾的花避岗混淹合岩巾,式其顶敢面具径起伏嘴特征录,昨总体愤来说田埋深裂是西晌深东细浅。槐从图属2执分析恩可知微,危在拒55山辈号欢CD香P捏点附悔近的坏反射似波同巧相轴候产生邪了明伴显的松不连天续市,芹尤其闲是在滥反映阵基岩启界面寺的反毕射波锡同相生轴错绩断更敞为明殃显然,异基岩康顶面箩垂直碌位错筛约为咸20小～属25求m卷,浸其间热断宽妥度约宪在笑15悠～爷25昼m京之间煌,著应为仆七色勤海断炮裂在弹测线瞧剖面陶上的门具体准反映毒。从韵该剖芳面可豆见品,跃七色掩海断述裂的纳断面策略向馆西倾弊,暂具正妥断层此性质艰。在瞒主断辛面上晴盘的丢35亮姜号润CD井P雀附近妨,誉还发宜育有近一条庄规模颂相对农较小管的次衰级断追裂穿,叨破碎洪带宽既度约板8揭～豆10梢m巡,宗东盘晃相对瓣上冲撕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