[发明专利]地质雷达量测复杂地基沉降变形的方法

说明书

技术领域

本发明是一种测试复杂地基沉降的一种方法，属于交通运输工程中地基测试的技术领域。

背景技术

公路工程中路堤荷载作用下地基变形是公路修建过程中关注的一个热点，尤其是在以下三种地基工况时，图1为横向不均匀地基，即沿着路堤横向地基具有一定的坡度，在该处修建的公路会在软弱地基的一侧产生较大的变形(边坡失稳或者产生横向裂缝)从而影响路堤的使用功能；图2为纵向不均匀地基，即沿路线走向上土层特性较大(如地基土层变化加大路段、桥头过渡段和不同地基处理路段)；第三种工况为在桩体式加强地基时，桩土地基差异不能确认。在上面修筑路堤时，如果地基沉降不能得到合理控制，则易使路基路面产生裂缝或坡度有较大的突变从而产生跳车现象。

为此公路的修建过程中，需要加强施工过程路基沉降变形的观测，进行动态施工以减小公路的工后沉降，达到减小建成公路的病害。目前公路施工过程中进行变形观测主要采用沉降板进行观测，在一些横向不对称的地基中还有采用水平沉降管的量测路基横向的沉降盆。

沉降板进行沉降观测时，需要在地基的顶部首先埋设沉降板，然后随着填高增加重新接管，每次测量采用水准仪量测沉降板的沉降。采用该方法测量地基的变形存在以下几个问题：

1)每次观测的工作量大；

2)路基填筑过程中容易将沉降板破坏，从而导致沉降数据不连续；

3)公路从路基层施工到路面层时，许多沉降板将不可避免遭受破坏，从而导致路面施工时沉降数据无法进行继续观测；

4)公路通车后运营期沉降观测时监测人员存在较大的危险；

5)对于桩体处理的地基，如搅拌桩地基和碎石桩地基等，欲测量桩沉降和桩间土沉降时，由于目前沉降板底部尺寸较大，不能很好地描述处地基改种复杂地基的沉降变形特性。

而某些路段采用水平沉降管观测路基横向沉降盆时，存在以下问题：

1)需要预先埋设PVC沉降管，在路堤荷载作用下PVC管会发生变形，从而导致测斜仪不能很好地通过PVC管。实际的观测中发生过测斜仪卡在PVC管中的现象。

2)在大面积量测地基的变形时，不能大面积埋设PVC沉降管。

针对沉降板和水平测斜仪不能很好量测复杂地基的沉降变形这一特性，本发明通过研究提出采用地质雷达来测试地基沉降变形。

地质雷达是利用超高频脉冲电磁波(10⁶—10⁹Hz)在地下介质中传播规律来研究介质特征、地下结构的一种地球物理方法。地质雷达工作原理是发射天线以宽频带短脉冲方式向地下发射超高频电磁波，当电磁波遇到与周围介质介电常数有差异地层或目标体时，部分能量反射回地面被接收天线所接收。电磁波在介质中传播路径，电磁波强度与波形随所通过介质电性质及其几何形态变化而变化。通过时域波形处理与分析，可确定地下界面或地质体空间位置及地下介质结构，见图3。

地质雷达探测地基中各种材料的介电常数对探测结果影响非常大，即某些材料的介电常数与周围材料区别相当大时，地质雷达能够精确地探测出该材料的具体位置，并且在地质雷达探测中所测材料的介电常数与周围材料区别越大测量结果越准确。目前路用地质雷达可以分辩的精度为1-2mm。将地质雷达引入到复杂地基的沉降观测中能够很好地避免沉降板观测与水平沉降管观测中存在的问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种地质雷达量测复杂地基沉降变形的方法，该方法观测简单易行，同时能够减小一般沉降板观测的工作量，并且能够得到复杂地基沉降曲面图，从而对地基的变形有更深入的认识并且能够更加有益于指导动态施工。

技术方案：本发明的地质雷达量测复杂地基沉降变形的方法为；

1)首先选取与被测路堤土和地基土介电常数差异较大的锡箔材料，将锡箔材料大面积地或者条带状铺设在待测量的区域；其中横向不对称地基可以沿纵断面铺设20—40cm的锡箔材料，纵向不对称地基可以在中央分隔带附近铺设20—40cm的锡箔材料；