面波法在道路地基基础质量检测中的关键应用

随着经济的迅猛发展，城市对地下空间的开发持续进行，导致城市道路下方的土地和地层环境经历了显著变化。在路面承受的荷载、工程振动以及动水条件等多重因素作用下，道路下方的土层逐渐形成了空洞、疏松区等地下病害。这些潜在的安全隐患一旦向上发展至地面，便可能引发道路塌陷事件。这类事件不仅严重威胁了道路交通的安全运行，也对城市形象造成了不良影响。幸运的是，物探技术能够有效地探查道路塌陷的具体原因，并为解决问题提供针对性的方案。

路面坍塌示意图                  路面坍塌现场

在地下空洞探测的广阔领域中，技术手段的多样性为应对不同地质病害提供了丰富的选择，其中高密度电阻率法、瞬态面波法、探地雷达法及微动法等各领风骚，每种方法均承载着其独特的优势与适用性考量。然而，鉴于城市道路地下探测环境的错综复杂、地面干扰因素的纷繁多样，以及对高效检测能力的迫切需求，并非所有技术都能无缝对接这一挑战。在此背景下，瞬态面波法凭借其高效性、结果直观性和解释便捷性，脱颖而出，成为城市道路地下空洞探测领域的佼佼者。

面波

瞬态面波法，作为面波探测技术的一个重要分支，与稳态面波法并行发展，但前者在无损检测、操作简便性、工作负荷优化及深度相关地层面波速度参数的即时获取等方面展现出更为卓越的性能，因此广泛应用于岩土工程现场的各项测试中。该方法的核心在于，通过精心设计的瞬态激振源激发面波，随后利用精密仪器捕捉并分析这些波在地下介质中的传播特性，特别是其在上硬下软等复杂成层地基中的频散现象。

利用反分析技术，研究人员能够从瞬态面波的弥散曲线中精准提取道路下方各土层的剪切波速等关键参数，这些参数直接映射了地层的物理力学特性。值得注意的是，面波速度不仅是对特定频率下、深度约半个波长范围内地层特性的有效反映，而且随着频率的增减，其勘探深度亦呈现出相应的变化，即频率升高、波长缩短时，勘探深度相应缩减；反之，则实现更深层次的探测。

面波测试法布置图

在实际现场测试中，通过在同一条测线上一次性布置多个传感器，我们可以分析不同间距的传感器信号，从而得到不同深度处土体的剪切波速。例如，首先分析传感器1和2的信号来获取浅层土的参数（如土剪切波速，或是否存在空洞及其位置），然后分析传感器2和4的信号来获取深层土的参数。这种方法显著提高了现场测试的速度和效率。

直线布置图

面波法的测试深度与震源的激振频率密切相关。为了测试较深处的土质情况，我们需要低频信号；而浅层地质情况则需要高频信号。这通常通过调整激振方式来实现，如人工用铁锤锤击橡胶垫、采用三角架手葫芦提升夯锤自由落锤冲击橡胶垫，或小型挖掘机提升重夯锤落锤冲击橡胶垫。这些方法分别适用于大约10m、20m和超过30m的测试深度。

在道路空洞检测方面，面波技术通过在地面上产生地震波并接收反射回来的信号，来分析地下的结构和状态。当遇到空洞等异常体时，地震波的传播速度和方向会发生变化，这些变化能被面波技术精确捕捉。与传统的道路空洞检测方法相比，面波技术具有更高的精准度和灵敏度，能够准确探测出地下空洞的位置、大小和深度，为后续的修复工作提供可靠的数据支持。同时，面波检测还具有操作简便、成本低廉、对环境影响小等优点，因此在实际应用中得到了广泛的推广和应用。

面波检测现场作业

随着科技的不断进步和人们对道路安全性的日益关注，面波技术在道路空洞检测领域的应用将会越来越广泛。未来，面波技术将与更多先进的传感器、大数据、云计算等技术相结合，实现更加智能化、自动化的检测和分析。我们期待面波技术能够为我们的出行安全提供更加坚实的保障。