無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在路基病害檢測(cè)中的應(yīng)用
2012-06-12 來(lái)源:期刊之家
路基檢測(cè)是路基工程施工技術(shù)管理的重要組成部分,路基檢測(cè)工作對(duì)提高路基質(zhì)量、加快路基工程進(jìn)度、降低工程造價(jià)、推動(dòng)工程施工技術(shù)進(jìn)步,都起到了重要作用。近年來(lái),隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,無(wú)損檢測(cè)技術(shù)逐漸被引入到路基病害檢測(cè)與評(píng)價(jià)中,但其尚處于發(fā)展階段,有待進(jìn)一步的完善與提高。

  1、路基病害與成因

  路基裸露在大氣中、由于路基在承受土體自重、行車(chē)荷載和各種自然因素的作用下,導(dǎo)致各個(gè)部位產(chǎn)生變形,變形又引起路基標(biāo)高和邊坡坡度、形狀的改變,嚴(yán)重時(shí)造成土體位移,危及路基的整體性和穩(wěn)定性,造成路基的各種破壞。下面簡(jiǎn)要介紹幾種主要路基病害及其成因。

  1.1路基沉陷

  路基表面產(chǎn)生較大的豎向位移,引起地基下沉或向兩側(cè)擠出,形成不均勻沉陷。形成的原因是由路基填料選擇和填筑順序不當(dāng),填筑方法不合理等,如填料中混入種植土、腐殖土或泥沼等劣質(zhì)土,或土中含有大塊土或凍土等,填筑的石料規(guī)格不一,性質(zhì)不勻,空隙大,在汛期可能產(chǎn)生明顯的局部下沉;或者填筑時(shí)未在全寬范圍內(nèi)分層填筑,填筑厚度不符合規(guī)定,填料質(zhì)量不符合要求,水穩(wěn)性差,原路邊坡沒(méi)有去除植被、樹(shù)根,未做臺(tái)階處理;不同性質(zhì)的填料混填,因不同土類(lèi)的可壓縮性和抗水性差異,形成不均勻沉降,路基填料含水量控制不嚴(yán),又無(wú)大型整平和碾壓設(shè)備,使壓實(shí)達(dá)不到要求;施工過(guò)程中未注意排水,遇雨天時(shí),嚴(yán)重積水,浸入路基內(nèi)部,形成水囊,晴天施工時(shí)也未排除積水,就繼續(xù)填筑,以致造成隱患,施工單位責(zé)任心不強(qiáng),自檢控制不到位等因素引起的。路基陷穴的病害成因:造成洞穴頂部塌陷的主要因素是水的作用和行車(chē)荷載作用。洞穴在水的侵蝕、潛蝕作用下和行車(chē)荷載的反復(fù)作用下,洞頂?shù)膸r土結(jié)構(gòu)逐漸遭到破壞,承載力也逐漸喪失,最終突然塌陷。

  1.2路基滑坡

  斜坡巖土體在重力作用下,沿一定的軟弱面或帶整體下滑的現(xiàn)象,叫做滑坡?;率巧絽^(qū)公路的主要病害之一。滑坡常使交通中斷,影響公路的正常運(yùn)輸。大規(guī)模的滑坡,可堵塞河道,推毀公路,破壞廠(chǎng)礦,掩埋村莊,對(duì)山區(qū)建設(shè)和交通設(shè)施危害極大。產(chǎn)生滑坡的病害成因:有內(nèi)在因素,也有外在因素。內(nèi)在因素是形成滑坡的先決條件,它包括巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等。外因通過(guò)內(nèi)因?qū)缕鹬龠M(jìn)作用,它包括水的作用、地震和人為因素等。所以,滑坡是內(nèi)外因素綜合作用的結(jié)果。

  1.3路基崩塌落石

  崩塌落石是塹坡或上山坡的巖塊土石發(fā)生崩塌或墜落造成危害的地質(zhì)現(xiàn)象。具有突然、快速和較難預(yù)測(cè)的特點(diǎn),是地形、地質(zhì)比較復(fù)雜的山區(qū)公路十分常見(jiàn)的路基病害,對(duì)行車(chē)安全危害甚大,經(jīng)常導(dǎo)致中斷行車(chē),甚至行車(chē)顛覆。形成崩塌的原因有:①陡峭高峻的邊坡或山體斜坡,坡度大于45°、高度大于30 m,特別是坡度在55°~75°的斜坡,是崩塌多發(fā)地段。②由風(fēng)化的堅(jiān)硬巖層組成的又高又陡的斜坡,如互層砂巖,穩(wěn)定性更差,容易形成崩塌。③受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重,有很多結(jié)構(gòu)面將巖體切割成不連續(xù)體的斜坡,特別是有兩組結(jié)構(gòu)面傾向線(xiàn)路,其中一組傾角較緩時(shí),容易向線(xiàn)路崩塌。

  1.4基床翻漿冒泥、下沉外擠

  基床翻漿冒泥、下沉外擠是路基本體變形而引起的病害。一般發(fā)生在基床為黏土類(lèi)的路基地段,排水不良的路塹和站場(chǎng)比較多見(jiàn)。翻漿冒泥和基床下沉外擠病害,是基床變形不同階段的表征,翻漿冒泥導(dǎo)致陷槽或碴囊基床下沉,陷槽或碴囊的發(fā)展使基床抗剪強(qiáng)度下降,導(dǎo)致路肩隆起或邊坡外擠。病害成因:基床排水不良承載力不足或受水浸承載力進(jìn)一步下降的土質(zhì)基床在行車(chē)荷載反復(fù)作用下,將逐漸形成基床翻漿冒泥下沉外擠的病害。水若源于降雨,翻漿冒泥表現(xiàn)為季節(jié)性,即雨季發(fā)生,旱季不發(fā)生;水若源于地下水,則翻漿冒泥表現(xiàn)為常年性,但雨季比較嚴(yán)重?;餐劣鏊休d力下降,原因比較復(fù)雜,如基床土為膨脹土未更換或改良;排水系統(tǒng)不完善;基床未作砂墊層或厚度不足。

  2、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在路基病害檢測(cè)中的應(yīng)用

  路基檢測(cè)是公路工程檢測(cè)技術(shù)新科學(xué)的重要部分。無(wú)損檢測(cè)是利用其他學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)合理有效的應(yīng)有于公路工程的檢測(cè),它融檢測(cè)理論、儀器開(kāi)發(fā)研制和測(cè)試操作技術(shù)及路基工程相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)于一體。

  2.1病害概況

  某高速公路出現(xiàn)嚴(yán)重的滑坡段滑坡由南東向北西傾斜,該滑坡體目前病害的表現(xiàn)形式主要是:坡體部分滑落到高速公路路面上,滑落物為塊石夾泥土,坡體多處開(kāi)裂并在繼續(xù)發(fā)展,為土質(zhì)滑坡;滑坡平面形態(tài)呈圈椅形,傾向北西,坡向320°,坡角25°~45°,長(zhǎng)約200m,寬50~100m,平均寬60m,厚5~10m,平均厚約10m;滑坡主滑方向320°,滑體坡主要由塊石土夾粉質(zhì)粘土組成,塊石粒徑1~3m,含量約為60%。

  2.2高密度電阻率法探測(cè)效果分析

  高密度電阻率法的工作原理是基于垂直電測(cè)深、電測(cè)剖面和電阻率層析成像,通過(guò)高密度電阻率法測(cè)量系統(tǒng)中的軟件,控制著在同一條多芯電纜上布置連結(jié)的多個(gè)(60~120)電極,使其自動(dòng)組成多個(gè)垂向測(cè)深點(diǎn)或多個(gè)不同深度的探測(cè)斷面,根據(jù)控制系統(tǒng)中選擇的探測(cè)裝置類(lèi)型,對(duì)電極進(jìn)行相應(yīng)的排列組合,按照測(cè)點(diǎn)位置的排列順序或探測(cè)斷面的深度順序,逐點(diǎn)或逐層探測(cè),實(shí)現(xiàn)供電和測(cè)量電極的自動(dòng)布點(diǎn)、自動(dòng)跑極、自動(dòng)供電、自動(dòng)觀(guān)測(cè)、自動(dòng)記錄、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)存儲(chǔ)。

  1)高密度電阻率法探測(cè)裝置的選擇。一般而言,不同裝置對(duì)地質(zhì)體的異常反應(yīng)大致相同,但又有不同的特點(diǎn)。溫納四級(jí)分辨能力較低,而偶極、微分分辨能力較高;對(duì)地形起伏、表面不均勻等干擾,溫納四級(jí)的影響較小,而其它不對(duì)稱(chēng)電極則影響較大;在本次檢測(cè)實(shí)例中,根據(jù)探測(cè)對(duì)象、地形條件選擇溫納裝置AMNB(α)、偶級(jí)裝置ABMN(β)電極、α2電極排列方式進(jìn)行探測(cè)。

  2)高密度電阻率法測(cè)線(xiàn)布置。高密度電阻率法測(cè)線(xiàn)在滑坡體的中上部和中下部各布置一條測(cè)線(xiàn)、測(cè)線(xiàn)近似平行高速公路路線(xiàn),預(yù)案中本來(lái)要在滑坡體中間沿滑坡方向布設(shè)一條測(cè)線(xiàn),但由于地形、地物因素的影響無(wú)法布設(shè)。分別測(cè)線(xiàn)L1、L2現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)相片?;麦w中上測(cè)線(xiàn)L2:通過(guò)對(duì)3種排列方式現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)數(shù)據(jù)的正演和反演處理和分析,高密度電阻率法探測(cè)有一定的影響因素,三種排列方式中α2排列干擾因素相對(duì)較大,α和β排列方式測(cè)量效果最好,YK219+61.5~YK219+238.5里程滑坡體中下測(cè)線(xiàn)L2高密度電阻率法探測(cè)α和β排列成果,經(jīng)檢測(cè)資料及處理推測(cè),L2測(cè)線(xiàn)中間段約70~80m寬度(α排列里程大約在YK219+120~YK219+190和β排列里程大約在YK219+110~YK219+190)范圍,測(cè)線(xiàn)下部區(qū)域電阻率相對(duì)較低,其含水相對(duì)較豐富,存在滑移,滑移層厚度≥5m,部分區(qū)域達(dá)到近20m左右。在滑坡探測(cè)中,由于滑坡體于基巖之間存在明顯的電性差異,覆蓋層多呈低電阻率的閉合圈,而下伏基巖則表現(xiàn)為高阻反應(yīng),且連續(xù)性較好,因此基覆界線(xiàn)較為明顯。

  3、結(jié)語(yǔ)

  總之,高密度電阻率法兼具剖面法與測(cè)深法的功能,測(cè)點(diǎn)距小、獲取信息量大、分辨率高的特點(diǎn),能較直觀(guān)、形象、準(zhǔn)確的反映斷面電性異常體的形態(tài)、產(chǎn)狀等,高密度電阻率法測(cè)量系統(tǒng)可采用密集的電測(cè)深點(diǎn)距,數(shù)據(jù)信息采集量大,高密度反演成果圖顏色分明,層次清晰,比較直觀(guān)。反映的地質(zhì)信息更加豐富、全面,更接近實(shí)際。
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