基于瑞雷波理論的公路無損檢測方法研究.pdf

1、地震波在彈性介質內傳播時主要有縱波和橫波,由于它存在于整個彈性空間,因而這些波統(tǒng)稱為體波。相對于體波而言,在彈性分界面附近還存在著另一類波動,從能量來說它們只分布在彈性分界面附近,故稱為面波,地震面波在地震波中占有很重要的地位。在天然地震中,瑞雷面波是一種對建筑物危害極大的波,但我們只要掌握了瑞雷波的傳播特點及其傳播規(guī)律,瑞雷波同樣能夠服務于我們的工程建設。瑞雷波由英國學者瑞雷(Rayleigh)于1887年首先在理論上確定的。它具有低

2、頻、低速(瑞雷面波的傳播速度VR大約是橫波速度的0.95倍)、強振幅的特點。由于瑞雷波在層狀介質中,具有頻散特性,即波速隨波長(或頻率)變化而變化,且瑞雷波波速與橫波速度具有相關性,為瑞雷波的應用開辟了廣闊前景。
　　 本論文研究從瑞雷波的傳播特點開始,首先討論瑞雷波在均勻介質中的傳播特點和規(guī)律:進而討論在層狀介質中瑞雷波的傳播特點和規(guī)律。為瑞雷波的應用奠定理論基礎；其次:對目前國內外瑞雷波的提取方法進行系統(tǒng)的分析。常規(guī)的二維濾

3、波方法(f-k域濾波)效果的好壞主要取決于濾波器的選擇、采樣間隔的大小和點數(shù),該方法必須同時采用多道記錄(一般為6道)來獲取頻散曲線從而降低了瑞雷面波法探測的縱橫向分辨率,因此難以滿足高精度探測的要求；重點討論了τ—p域提取瑞雷面波方法和采用小波變換的小波系數(shù)閾值判斷提取瑞雷面波方法。經深入研究此兩種方法提取的瑞雷波可克服常規(guī)二維濾波法多道加權平均、無法探測小規(guī)模和局部異常的不足,又可以解決介質橫向突變情況下瑞雷波頻散曲線的計算問題；第

4、三:通過對頻散曲線計算方法的改進,即對要計算的頻率區(qū)間采用對數(shù)值等分,使其高頻段頻率間隔加大,低頻段頻率間隔有效減小,有效提高深層的分辨率和勘探深度；第四:通過建立瑞雷波方法進行公路路基質量檢測的數(shù)學模型及指標統(tǒng)計,采用最小二乘法求取合理的相關因子,即容重、承載力、強度等與橫波速度及深度關系式中的待定系數(shù)的獲取方法,為瑞雷波檢測實現(xiàn)由定性為主上升到定量解釋奠定了理論基礎。第五:通過試驗對比研究,有效實現(xiàn)了瞬態(tài)瑞雷波記錄中提取適于相鄰道頻

5、散曲線的計算瑞雷波,消除了常規(guī)方法的平均效應,從而大大提高了瑞雷波法的縱、橫向分辨率和檢測精度,能真實反映地下較小范圍內的局部異常和突變異常；第六:通過論文研究,研制了“瑞雷面波資料處理與解釋軟件”并結合公路檢測實際應用,驗證了本軟件系統(tǒng)的適用性,同時也證明瑞雷波方法不僅可以檢測路基壓實度、地基承載力及復合地基承載力,同時也可以通過CT成像較好的檢測深層攪拌樁的樁身質量。為公路質量無損檢測提供了一種方便快捷的檢測方法。
　　 本

6、論文為基于瑞雷波理論的公路無損檢測方法研究,經過理論分析、數(shù)值模擬、物理模擬和應用試驗對比等,取得如下研究成果:
　　 1、采用τ—p變換方法提取瑞雷波,滿足了相鄰道計算頻散曲線的需要；從而大大提高了瑞雷面波無損檢測的橫向分辨率和精度。解決了常規(guī)二維濾波方法方法不能準確檢測局部和小區(qū)域異常的問題。
　　 2、利用小波閾值判斷方法來提取瑞雷面波,有效地提高了瑞雷波勘探方法的橫向分辨能力,解決介質橫向突變情況下瑞雷波檢測問題

7、。
　　 3、通過變頻率間隔方法,直接利用傅里葉變換數(shù)值積分計算頻散曲線,有效提高了瑞雷波勘探對深層的分辨能力。
　　 4、通過建立瑞雷波方法進行公路質量檢測的數(shù)學模型及指標統(tǒng)計,來求取合理的相關因子,為無損檢測實現(xiàn)由定性為主上升到定量解釋奠定了理論基礎。
　　 5、編寫了“瑞雷面波資料處理與解釋軟件”不僅可以檢測路基壓實度、地基承載力及復合地基承載力,同時可以通過CT成像也可以較好的檢測深層攪拌樁的樁身質量；實