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1瑞雷波的特點及原理
1.1瑞雷波的特點
對于瑞雷波的波速VR來說，其主要與1/2波長深度介質的物理性質有著較為直接的關系，具體可以表達為瑞雷波的測試深度H=λR/2。其中因素波的頻率對瑞雷波的測試深度的大小有著較為直接的影響關系，并可以通過對其頻率的控制，從而來測定不同深度介質的平均速度。從上述分析來看，其較為明顯的表現出了以下特征：(1)在分層介質中，瑞雷波具有頻散特性(2)其波長不同的情況下，產生的穿透滲透也不相同
(3)傳播速度主要與介質的物理學性質有著較為密切的關系
1.2瑞雷波的主要原理
在進行巖土工程特性檢測的過程中，瑞雷波法的幾個主要特征與被測地層有著直接的關系，主要為以下幾個方面：首先在進行巖土工程檢測的過程中，面波沿地表傳播波速的頻散現象，通過相應的深度范圍，能夠在一定程度上反映出地層的彈性分布狀況，如果其彈性分布參數呈現著明顯的不均勻性變化，則面波頻散的也會呈現出相對復雜的表現。其次在工程實際過程中，存在著瑞雷波的穿透深度不一的情況，這主要是由瑞雷波的波長所決定的，因此穿透深度在很大程度上取決于對波長的控制。第三，一般情況下在不同表層傳播的瑞雷波由于傳播厚度的不一致，會對其傳播速度造成相應的影響。另一方面，在厚度不同的情況下，波長在傳播過程中的結果與不同傳播介質下的方向傳播速度都是不相同的，其在本質上是由于傳播介質的差異造成的。
2瑞雷波的主要檢測方法
2.1穩態法
當激振器在地面上施加相應頻率的簡諧豎向激振的情況下，該頻率下的瑞雷波是以一種問題的方向沿著表層進行傳播的，通過設置在地面上的檢波器，能夠對相鄰瑞雷波的同相位時間差△t進行測量，并根據公式VR=△x/△t從而計算出瑞雷波的傳播速度。如果相應的改變地地面激振器的振動頻率，就能夠測算出當前頻率下的VR值。根據此項原則，如果將振動器的振動頻率設置為從高到低的逐步變化，就會相應的的得出一條不同頻率下的瑞雷波傳播速度曲線。對于穩態瑞雷波來說，其主要優勢在于能夠采用較低的頻率，從而進行較大深度的巖土工程勘測。另外從對各頻點資料的實測過程分析來看，其同樣也具有著施工速度較慢、施工效率較低的特點，從本質上來說穩態瑞雷波是屬于彈性波的應用范疇，但是其與瞬態法不同的是穩態瑞雷波探測需要配置相應的激振系統，而瞬態法則需配備具有較強信號處理功能的計算機系統。
2.2瞬態法
相對與穩態法來說，瞬態法主要是采用在地面上造成瞬間的沖擊力，從而產生相應頻率范圍的瑞雷波，并通過不同頻率的瑞雷波相互疊加，最終以脈沖的形式向前傳播。與穩定法不同的是，瞬態法所記錄的信號要經過相應的頻譜分析，才能將不同頻率的瑞雷波區分開來，最終得出一條不同頻率下的瑞雷波傳播速度曲線。瞬態法具有著儀器設備較為輕便且施工速度相對較快的優勢，但是在當前應用過程中其所急需解決的問題時如何通過低頻率信號的激發，從而進一步增強其勘測深度。瞬態瑞雷波主要是一種在地面上一點激發出不同頻率的瞬態瑞雷波，再其沿著地面表層傳播的過程中，其同一頻率的波長傳播特性能夠有效的反應出巖土地介介質在水平方向上的變化情況，而不同頻率的傳播特性則是對地介介質深度變化情況的有效反應。瞬態瑞雷波法的最佳探測深度為30m以內，其橫向分辨率主要取決于采樣點的距離，而想要提升縱向的分辨率，可以通過增加相應的低頻成分的方法進行。
3瑞雷波在巖土工程檢測中的應用
3.1地層劃分
對于不同的巖土工程來說，如果想要對其不同地層的厚度以及傳播過程中的彈性波的不同速度進行了解和掌握，就需要運用瑞雷波頻散曲線對傳播過程中的速度變化情況進行分析，并對該頻散曲線的變化性質進行分析，由此實現了對地層的劃分處理。
3.2地基加固評價
在進行巖土工程勘測的過程中，通常需要采取相關的措施對地基加固處理情況進行檢測。一般情況下，瑞雷波在傳播過程中波速變化主要就是受到了來自地基加固因素的影響，因此需要進行相應的地質勘測，并通過對巖土工程地基加固處理前及處理后的瑞雷波頻散曲線，從而得出加固前后的波速差異以及巖土工程地基加固處理后的物理學性質改善程度。
3.3無損檢測
瑞雷波在巖土工程無損檢測中的應用主要是采用瑞雷波法對路面、路基的波速進行分別測量，并隨后計算出相應的路面抗壓強度以及路基荷載能力和不同結構層的厚度，同時也可以對路面的接觸性能以及均勻性作出相對較為準確的評價。
3.4隧道襯砌質量檢測
瑞雷波法在巖土工程隧道檢測中，主要是在隧道的混凝土初砌和周圍巖層的檢測隧道的軸線布置相應的加速傳感器，其次采用磁性支座將加速傳感器穩定在混凝土襯砌面上，隨后進行混凝土初砌質量、厚度以及注漿體的質量和厚度的大面積檢測，同時也可以實現對襯砌的裂縫情況和隧道圍巖及軸線變化情況進行全方位檢測。
3.5構筑物裂縫檢測
瑞雷波法在巖土工程構筑物裂縫檢測中應用的主要原理是，在出現裂縫問題時，瑞雷波的表現形式以及傳播時間會與正常情況下的混凝土有所不同，在此基礎上根據波動在傳播事件和形式上的差異來對裂縫的深度進行探測，該種方法在當前的巖土工程中有著較為廣泛的應用。
3.6地下空間及埋藏物探測
其主要的工作原理是在相應的探測深度范圍內存在著空洞或者是埋藏物的情況下，瑞雷波的散頻曲線會出現較為明顯的異常跳躍，由此可以根據該種情況對埋藏物的大致范圍進行確定。
4結語
作為面波的一種形式，瑞雷波具有著傳播速度低、傳播過程中衰減較小且抗干擾能力相對較強的特點，同時也是介質中縱波和橫波耦合的結果。而瑞雷波在巖土工程的應用主要是由于其能夠憑借著頻散特征對巖土工程的地質介質結構進行分析和推測，是一種具有經濟性和快捷性的檢測手段，并在地基加固深度以及承載力的大面積檢測方面有著較為獨到的優勢。因此，在日后加強對瑞雷波法的研究應用和分析，并根據不同工程的特點選用正確的檢測方法，能夠大大提升巖土工程檢測的效率。
作者：傅威 單位：江蘇省有色金屬華東地勘局
