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水利工程论文-天津YB公路地质雷达探测图像解释.doc

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水利工程论文-天津YB公路地质雷达探测图像解释.doc

水利工程论文天津YB公路地质雷达探测图像解释摘要从天津YB公路地质雷达探测图像中筛选出四个典型图像,将其分别命名为正常型、紊乱型、曲折交叉型和带状错断型。反过来,以相应图像为量板对各路段图像进行了归类和解释,实践证明由此所得到的分析成果具有较高可靠度。关键词雷达探测图像正常型紊乱型曲折交叉型带状错断型1概述天津YB公路属市级公路,该公路是在原公路基础上拓宽而成,其基础自上而下由混凝土结构层(厚0.7~1.0m)、填土层(厚0.5~0.6m)和天然地层(上为粉质粘土层(厚2.5~2.7m)、下为淤泥质粉质粘土层)组成。公路运行几年后,部分路段表面出现网状开裂(简称网裂)、局部塌陷现象。为查明导致这些现象的原因和位置,应用地质雷达对K23000~K23180、K27900~K28100、K30700~K30800和K31750~K32000路段(为实施对比分析,其中包括部分非网裂路段)进行了探测,累计剖面长度1260m.2探测原理及方法地质雷达是基于高频电磁波理论实施地层勘探的方法。其探测原理可概括为受主机(K)控制、发射天线(T)由地面向地下射入宽频带、短脉冲形式的电磁波,该波遇地层界面或目标体(软弱层、松散体和沉陷带等)反射回地面,相关信息由接收天线(R)接收、并被主机采集、记录下来供分析之用。雷达系统所输出的信息是若干组反射波形汇集而成的同相轴图像,其黑色同相轴反映波形正向峰值,白色同相轴反映波形负向峰值,显然这样的雷达图像能够形象地反映地下介质分布形态和密实程度。现场探测采用剖面法实施,即发射、接收天线以固定的间距沿测线同步移动,记录点为两天线的中心点。探测设备为瑞典MALA公司生产的RAMAC/GPR型雷达系统。根据探测目的,选用主频为250MHz天线,取采样频率为3345MHz,记录时窗为120ns。以相应参数实施工作、其探测深度大致为6.0m。3探测资料整理与解释对现场所获得的雷达图像,实施直流滤波、自动增益控制、动态均衡等一系列处理后,可用作相应段路基密实度或缺陷评价。相应段路基密实度或缺陷主要根据雷达反射波同相轴连续性进行评价。若同相轴平直、规则并连续,表明介质均一性、密实度较好反之,若同相轴出现弯曲、错断、分叉和紊乱等不连续特征,则表明介质存在均一性、密实度较差、并伴随沉陷现象。结合路面状况对各实测段雷达图像分析研究后,从中归结出四种基本类型3.1正常型该类图像选取于非网裂路段,段内有YB1孔布设。如图1所示探测深度(约6.0m)内,图像反射波同相轴按其形态和变化规律可划分为四层结构,结合钻孔分析知第一层反射波双程旅行时为10ns左右,为路面以下的混凝土结构层(J)反映第二层反射波双程旅行时为24ns,为填土层(T)层底反映第三层反射波双程旅行时为73ns,为粉质粘土层(N)(天然地层)层底反映第四层位于73ns以下,为淤泥质粉质粘土层(Y)层底反映,未见底部。总的看来,各层反射波同相轴连续性较好,且较为规则,表明相应介质较均一、密实。3.2紊乱型该类型图像选取于网裂路段。如图2所示相应段反射波同相轴或轴间有齿状或毛刺状异常迭加,致使图像紊乱、同相轴的连续性变差。分析认为相应异常属各层介质均一性、密实度较差反映,换句话说,路面网裂与介质不均一、欠密实等因素有关。3.3曲折分叉型该类图像选取于网裂且局部沉陷路段。如图3所示,相应段反射波同相轴呈曲折、分叉特征。分析认为无论是同相轴曲折异常还是同相轴分叉异常均反映了介质密实度较差和介质受力破坏所导致的局部沉陷现象。3.4带状错断型该类图像选取于网裂且明显沉陷路段。如图4所示,相应段反射波同相轴自上而下出现同步错断异常,这类异常形象、直观地反映了相应位置介质的带状沉陷现象。以正常型图像和其它三种类型异常图像为量板,对各实测段探测图像实施对号入座式解释,从而得出YB公路相应段网裂、沉陷现象与基础(包括填土层)均一性、密实度较差、局部沉陷或带状沉陷等因素由关。解释结果(基础缺陷及对应桩号)详见表1。表1天津YB公路探测段基础缺陷及分布位置剖面均一性、密实度局部沉陷段带状沉陷段桩号较差段分布位置(Km)分布位置(Km)分布位置(Km)1SD23000~2318023000~2301423018~2302123025~2303123163~231681XD23000~2318023071~2309123000~2302123029~2303423052~2306423064~2306923149~2316223114~231202SD27900~2810027916~2793827948~2796727938~2794028000~2801828093~2810028066~280702XD27900~2810027951~2796127906~2793627948~2795127972~2798528055~280673SD30700~3080030703~3071130759~307633XD30700~3080030722~3073130713~3072230758~3076230762~3077430789~307964SD31750~3200031750~3175731837~3184031771~3178031896~3190031900~319044XD31750~3200031820~3186031860~3187031905~3191031922~3193231958~31977由表进一步统计的结果表明基础有缺陷路段累计长度404.0m,占探测总长度32.1。其中,基础均一性、密实度较差段累计长度206.0m,占探测总长度16.4基础局部沉陷段累计长度139.0m,占探测总长度11.0基础带状沉陷段累计长度59.0m,占探测总长度4.7。以上分析成果经其它资料验证基本符合实际情况,可作为相应段施工处理的依据。4结语就探测成果而言,本次查明了导致公路网裂的具体原因,即网裂、沉陷现象与相应段基础中所存在的均一性、密实度较差、局部沉陷和带状沉陷等因素密切相关。从技术进步的角度上说,本次实践的最成功之处是在资料解释方法上有所突破,即从实测图像中抽取反映某类质量问题的典型图像,反过来再将其作为量板

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