复杂公路路基瑞利波探测中的频散曲线研究-结构工程专业论文.docxVIP

Classified Index: TU473.1 U.D.C: 624 Dissertation for the Master Degree of Engineering RAYLEIGH WAVE DISPERSION CURVE RESEARCH ON COMPLEX HIGHWAY ROADBED Candidate: Tang Haibing Supervisor: Associate Prof. Fan Youhua Enterprises Associate Supervisor: Engineering Prof. Geng Guangxu Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Structure Engineering Affiliation: Shenzhen Graduate School Date of Defence: December, 2008 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 摘要 摘要 摘要 瑞雷面波勘探法是一种新型的工程地球物理勘探方法。由于该方法具有 操作简便，探测速度快、对检测场地要求不高且能一次获得与深度相关的地 层瑞雷面波速度参数的特点，因而在工程地质勘察和工程质量检测领域得到 了广泛的应用。应用瞬态瑞雷面波法对公路工程的质量检测，具有非破损性、 高代表性的优点，能很好的适应公路工程快速发展的需求。 了解复杂公路路基中瑞利波的传播规律，对于分析研究复杂公路路基介 质结构具有指导性作用。本文以公路路基中瑞利波的传播特性为基础，用有 限元方法模拟实际公路路基中可能存在的缺陷情况，并对这些公路路基中的 频散曲线进行了深入的分析与研究，本文研究的主要内容及成果如下： (1) 基于公路路基各方面的参数资料，通过反复调整模型参数进行有限 元计算和结果的对比分析，设计了符合实际公路完整路基情况的地层模型。 (2) 计算了公路路基第二层存在横向存在硬软分区的有限元模型，讨论 了两种情况下横向软弱层波速、厚度、埋深和软硬分界线的位置的改变对频 散曲线的影响，并进行了分析，发现公路路基中存在第二层存在硬软型横向 分层与软硬型横向分层有明显的区别，并且频散曲线能反映出软区的波速、 厚度以及软硬分界线的位置。 (3) 计算了公路路基第二层存在空洞的有限元模型，研究了空洞位于检 测系统中不同水平位置时的频散曲线，指出了当空洞位于检波器下时，检测 系统能最好地检测出空洞的特征。研究了空洞位于检波器下时长度、宽度、 高度和埋深对公路路基频散曲线的影响，发现频散曲线次高频被拉出和频散 曲线低频部分呈现出明显的“阶梯”形是公路路基存在空洞的重要特征，并 且空洞的长度、宽度、高度与埋深的大小与“阶梯”形频散曲线有明显的对 应关系。 (4) 通过研究了空洞的四个参数的雅克比矩阵J s 并分析计算出它们的敏 感性曲线，得出了空洞各个参数对频散曲线的敏感性大小。 (5) 本文将数值模拟计算结果与实测结果进行了比较，进一步验证了数 值方法研究瑞雷波地基检测过程的可行性。 本研究得出的结论，为工程技术人员用瑞利波法对公路路基进行检测提 供了可靠的依据。 I - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 关键词 瑞利波；复杂公路路基；频散曲线；空洞 II - Abs Abstract Abstract The Rayleigh surface wave prospecting is a new method of the engineering geophysical exploration.It has been widely used in the domains of engineering geological exploration and engineering quality testing, since it is very easy and quick to operate and directly gets surface wave velocity relating to the depth of the strata.The method using transient Rayleigh surface wave has advantages of non-destructive test and good representation to meet the needs of the highly-developed highway engineering. The propagation discip