CN107741456A - 一种铁路路堤填筑质量面波检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铁路建筑施工技术领域，尤其是一种铁路路堤填筑质量面波检测方法及装置。本发明采用n路检波器进行路基现场面波探测；得到n‑1条路堤面波波速‑深度曲线分布图；获得路堤不同深度位置压实系数和地基系数；将路堤面波波速与对应位置的压实系数、地基系数进行分析，获得路堤面波波速与压实系数的关系式、路堤面波波速VR与地基系数的关系式；根据现有的铁路路基设计规范中的标准值分别对应代入上述路堤面波波速与压实系数的关系式、路堤面波波速与地基系数的关系式，得到两个铁路路堤填筑质量面波波速，其中铁路路堤填筑质量面波波速较大者作为路堤填料压实质量面波法检测标准值。

Description

一种铁路路堤填筑质量面波检测方法及装置
技术领域
本发明涉及铁路建筑施工技术领域，尤其是一种铁路路堤填筑质量面波检测方法及装置。
背景技术
传统的铁路路堤填筑质量检测方法主要通过测定路堤填土的压实系数、地基系数等物理力学指标来评价路堤填筑质量，该方法仅能对路堤填筑质量进行抽样点测，不能大面积覆盖检测，无法全面检测路堤填筑质量；
传统检测方法需要占用较长的施工时间，费时费力，检测效率较低，无法适应目前我国铁路快速发展的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种铁路路堤填筑质量面波检测方法及装置。
本发明采用的技术方案如下：
一种铁路路堤填筑质量面波检测方法包括：
采用n路检波器进行路基现场面波探测；
将相邻两道检波器检测的波速数据进行两两分析，得到n-1条路堤面波波速-深度曲线分布图；
对同一深度路堤进行压实系数、地基系数测试，获得路堤不同深度位置压实系数、地基系数；
将路堤面波波速VR与对应位置的压实系数、地基系数进行分析，获得路堤面波波速VR与压实系数k的关系式、路堤面波波速VR与地基系数k30的关系式；
根据现有的铁路路基设计规范中k、k30的标准值分别对应代入上述路堤面波波速VR与压实系数k的关系式、路堤面波波速VR与地基系数k30的关系式，得到两个铁路路堤填筑质量面波波速，其中铁路路堤填筑质量面波波速较大者作为路堤填料压实质量面波法检测标准值(如表格1)。
进一步的，通过n通道地震仪采集n路检波器实时的波速数据。
进一步的，面波波速与压实系数的关系式为K＝0.2279×lnVR–0.38，其中 VR为铁路路基面波波速，如图1所示。
进一步的，路堤面波波速与地基系数的关系式VR为铁路路基面波波速，如图2所示。
进一步的，采用路基压实系数指标检测技术对同一路堤进行压实系数、地基系数测试，获得路堤不同深度位置压实系数、地基系数。
进一步的，基于单道处理技术的面波分析方法，将相邻两道检波器检测的波速数据进行两两分析，得到n-1条路堤面波波速-深度曲线分布图。
进一步的，所述激发面波采用锤击方式产生。
基于铁路路堤填筑质量面波检测方法的检测装置包括：
n路检波器，用于路基现场面波探测；
分析模块，用于将相邻两道检波器检测的波速数据进行两两分析，得到n-1 条路堤面波波速-深度曲线分布图；
对同一路堤进行压实系数、地基系数测试，获得路堤不同深度位置压实系数、地基系数；
将路堤面波波速VR与对应位置的压实系数、地基系数进行分析，获得路堤面波波速VR与压实系数k的关系式、路堤面波波速VR与地基系数k30的关系式；
铁路路堤填筑质量面波检测标准模块，根据现有的铁路路基设计规范中k、 k30的标准值分别对应代入上述路堤面波波速VR与压实系数k的关系式、路堤面波波速VR与地基系数k30的关系式，得到两个铁路路堤填筑质量面波波速，其中铁路路堤填筑质量面波波速较大者作为路堤填料压实质量面波法检测标准值(如表格1)。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
通过采用面波检测方法，可以快速的、大面积的对铁路路堤填筑质量进行检测，能够更加全面的控制路堤填筑质量，同时大大提高检测效率，减少检测所占用的施工工期。
根据现有的铁路路基设计规范中k、k30的标准值分别对应代入上述路堤面波波速VR与压实系数k的关系式、路堤面波波速VR与地基系数k30的关系式，得到铁路路堤填筑质量面波波速较大者作为路堤填料压实质量面波法检测标准值，该方法快速，准确率较高。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是路堤面波波速与压实系数的关系曲线示意图。
图2是路堤面波波速与地基系数的关系曲线示意图。
图3-1到图3-21分别对应表示J4K1+(514.5+2S-1)段右侧测线面波速度-深度曲线图；
图4-1到图4-21分别对应表示J4K1+(514.5+2S-1)段左侧测线面波速度-深度曲线图；
图5是左侧路基面波速度-深度剖面图。
图6是右侧路基面波速度-深度剖面图。
其中，J4K1代表铁路里程桩号，s范围是1到21的正整数。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明工作过程是：
面波检测方法采用测线检测，一条测线(某一个路基现场沿线)一般由12 个检测点组成，采用锤击激发面波，一次可以检测该测线所覆盖范围的路堤填筑质量(用在路基检测，相比传统检测方法每次只能检测一个点，检测效率大大提高)。
提出了面波波速与路堤压实系数、地基系数之间的相关关系，基于此提出了铁路路堤面波检测标准，实现了铁路路堤填筑质量定量化面波检测。
具体技术方案如下：
(1)对铁路路堤进行面波检测，获得路堤的面波波速-深度剖面；
(2)对同一段路堤进行压实系数、地基系数测试，获得路堤不同深度位置的压实系数、地基系数；
(3)将路堤面波速度与对应位置的压实系数、地基系数进行相关分析，获得面波速度与压实系数、地基系数之间的经验关系式，如附图1和附图2；
(4)根据现有的铁路路堤填筑质量评价标准(主要是根据压实系数、地基系数来评价)和上述面波速度与压实系数、地基系数之间的经验关系式，得到铁路路堤填筑质量面波检测标准，如附表1所示。
其中，铁路路基设计规范指的是TB10001-2016版本的铁路路基设计规范。
附表1路堤填料压实质量面波法检测标准值(铁路基床以下部分)
实施例一：
1、工程概况
新建渝黔快速铁路，将为旧渝黔铁路姐妹路段，初步规划为国铁Ⅰ级，全程345公里，时速为200公里。渝黔快速铁路将与兰渝线、贵(阳)广(州) 线连接，成为西部另一个重要的快速出海通道，2017年年底将开通运营。
线路自重庆市中梁山东侧的重庆西站(既有重庆东站)引出，向南经綦江，进入贵州省遵义市桐梓县境内，经遵义市、息烽县接入贵阳市新客站贵阳北站。正线长度345km。其中重庆市境内112km。贵州境内233km，桥隧总长264.29km，约占线路长度的77％。
全线共设重庆西站、珞璜南、綦江东、赶水东、夜郎镇、桐梓东、娄山关南、遵义东、苟江、息烽、扎佐东、贵阳北站12个车站。其中重庆西、贵阳北为客运站，其余为中间站。为快速全面获得路堤填筑质量的信息，采用了面波检测方法对路堤进行了检测。
2、主要施工技术方案
现场检测段路基总长42米，面波检测用12道地震仪进行数据采集，沿两条轨道中心线布置两条测线，道间距设置为1m，偏移距为5m，采样间隔选择为0.25ms。每条测线分4次测试完成(每次12道，覆盖11m)，振源采用18 磅大锤激发。
3、检测结果
利用本次研究提出的基于单道处理技术的面波分析方法对相邻的两道面波数据进行两两分析，左右测线各得到44条频散曲线和面波速度-深度曲线，部分面波速度-深度曲线如图3-1到图3-21和图4-1到图4-21所示。
分别将图3-1到图3-21和图4-1到图4-21的面波速度-深度曲线连成剖面即可得到新建渝黔快速铁路J4K1+515～J4K1+559段路基左、右线的面波速度-深度剖面，如图5和图6所示。从图中可以看出该段路基面波速度整体上都超过300m/s，大于附表1中的275m/s的标准值，反应路堤填筑质量良好。
实施例二：
主要施工技术方案：
DK192+911-DK192+953路基段总长42m，现场沿线路走向设置。采用12 道地震仪进行现场检测，检波器采用主频为4.5Hz压电陶瓷检波器，道间距设置为1m，每条测线覆盖长度为11m。因此需要布置4条测线覆盖整个路基段。 DK192+911-DK192+953路基段具体测线布置，检测方向是从小里程到大里程，测点按靠近激发点位置开始由小到大编号。其中DK192指的是铁路的里程桩号。
现场采集数据选择18磅的大铁锤作为振源，激发面波，激发点设置在每条测线小里程一端，偏移距为5m，采样间隔选择为0.25ms。
检测结果：试验中整个试验路段需要布置4条测线来覆盖试验区域，对采集到的面波震相数据利用单道分析方法进行处理。对每条测线中每两道相邻检波器数据进行相关分析，便可获得一条面波传播相速度-深度曲线，12道检波器便可得到11条面波相速度-深度曲线分布。
在K192+918附近和K192+929附近的路堤表层出现明显的低速区，说明该区域路堤填筑压实不够，除次之外，大部分区域在4m深度范围的面波波速在 300～500m/s内，填筑质量良好。横向速度分布情况十分清楚，可以直接判断路基填筑是否存在异常。另外，路基顶面6m以下面波传播到岩层，面波波速达到了900m/s，甚至更大。而传统的面波处理方法每条测线仅能得到一条面波速度-深度曲线。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种铁路路堤填筑质量面波检测方法，其特征在于包括：
采用n路检波器进行路基现场面波探测；
将相邻两道检波器检测的波速数据进行两两分析，得到n-1路堤面波波速-深度曲线分布图；n大于等于1的正整数；
对路堤同一深度进行压实系数、地基系数测试，获得路堤不同深度位置压实系数、地基系数；
将路堤面波波速VR与对应位置的压实系数、地基系数进行分析，获得路堤面波波速VR与压实系数k的关系式、路堤面波波速VR与地基系数k30的关系式；
根据现有的铁路路基设计规范中k、k30的标准值分别对应代入上述路堤面波波速VR与压实系数k的关系式、路堤面波波速VR与地基系数k30的关系式，得到两个铁路路堤填筑质量面波波速，其中铁路路堤填筑质量面波波速较大者作为路堤填料压实质量面波法检测标准值。
2.根据权利要求1所述的一种铁路路堤填筑质量面波检测方法，其特征在于通过n通道地震仪采集n路检波器实时的波速数据。
3.根据权利要求1所述的一种铁路路堤填筑质量面波检测方法，其特征在于面波波速与压实系数的关系式为K＝0.2279×lnVR–0.38，其中VR为铁路路基面波波速。
4.根据权利要求1所述的一种铁路路堤填筑质量面波检测方法，其特征在于路堤面波波速与地基系数的关系式为VR为铁路路基面波波速。
5.根据权利要求1所述的一种铁路路堤填筑质量面波检测方法，其特征在于采用路基压实指标检测技术对同一路堤进行压实系数、地基系数测试，获得路堤不同深度位置压实系数、地基系数。
6.根据权利要求1所述的一种铁路路堤填筑质量面波检测方法，其特征在于基于单道处理技术的面波分析方法，将相邻两道检波器检测的波速数据进行两两分析，得到n-1条路堤面波波速-深度曲线分布图。
7.根据权利要求1所述的一种铁路路堤填筑质量面波检测方法，其特征在于激发面波采用锤击方式产生。
8.基于权利要求1至7之一所述一种铁路路堤填筑质量面波检测方法的检测装置，其特征在于包括：
n路检波器，用于路基现场面波探测；
分析模块，用于将相邻两道检波器检测的波速数据进行两两分析，得到n-1条路堤面波波速-深度曲线分布图；
对同一路堤进行压实系数、地基系数测试，获得路堤不同深度位置压实系数、地基系数；
将路堤面波波速VR与对应位置的压实系数、地基系数进行分析，获得路堤面波波速VR与压实系数k的关系式、路堤面波波速VR与地基系数k30的关系式；
铁路路堤填筑质量面波检测标准模块，根据现有的铁路路基设计规范中k、k30的标准值分别对应代入上述路堤面波波速VR与压实系数k的关系式、路堤面波波速VR与地基系数k30的关系式，得到两个铁路路堤填筑质量面波波速，其中铁路路堤填筑质量面波波速较大者作为路堤填料压实质量面波法检测标准值。
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