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無損檢測技術在路基病害檢測中的應用
2012-06-12 來源:期刊之家
路基檢測是路基工程施工技術管理的重要組成部分,路基檢測工作對提高路基質量、加快路基工程進度、降低工程造價、推動工程施工技術進步,都起到了重要作用。近年來,隨著檢測技術的發(fā)展,無損檢測技術逐漸被引入到路基病害檢測與評價中,但其尚處于發(fā)展階段,有待進一步的完善與提高。

  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、行車荷載和各種自然因素的作用下,導致各個部位產(chǎn)生變形,變形又引起路基標高和邊坡坡度、形狀的改變,嚴重時造成土體位移,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,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;或者填筑時未在全寬范圍內分層填筑,填筑厚度不符合規(guī)定,填料質量不符合要求,水穩(wěn)性差,原路邊坡沒有去除植被、樹根,未做臺階處理;不同性質的填料混填,因不同土類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,又無大型整平和碾壓設備,使壓實達不到要求;施工過程中未注意排水,遇雨天時,嚴重積水,浸入路基內部,形成水囊,晴天施工時也未排除積水,就繼續(xù)填筑,以致造成隱患,施工單位責任心不強,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荷載作用。洞穴在水的侵蝕、潛蝕作用下和行車荷載的反復作用下,洞頂?shù)膸r土結構逐漸遭到破壞,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?;鲁J菇煌ㄖ袛啵绊懝返恼_\輸。大規(guī)模的滑坡,可堵塞河道,推毀公路,破壞廠礦,掩埋村莊,對山區(qū)建設和交通設施危害極大。產(chǎn)生滑坡的病害成因:有內在因素,也有外在因素。內在因素是形成滑坡的先決條件,它包括巖土性質、地質構造、地形地貌等。外因通過內因對滑坡起著促進作用,它包括水的作用、地震和人為因素等。所以,滑坡是內外因素綜合作用的結果。

  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現(xiàn)象。具有突然、快速和較難預測的特點,是地形、地質比較復雜的山區(qū)公路十分常見的路基病害,對行車安全危害甚大,經(jīng)常導致中斷行車,甚至行車顛覆。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由風化的堅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受地質構造影響嚴重,有很多結構面將巖體切割成不連續(xù)體的斜坡,特別是有兩組結構面傾向線路,其中一組傾角較緩時,容易向線路崩塌。

  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)生在基床為黏土類的路基地段,排水不良的路塹和站場比較多見。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)展使基床抗剪強度下降,導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一步下降的土質基床在行車荷載反復作用下,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,但雨季比較嚴重。基床土遇水承載力下降,原因比較復雜,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、無損檢測技術在路基病害檢測中的應用

  路基檢測是公路工程檢測技術新科學的重要部分。無損檢測是利用其他學科的先進技術合理有效的應有于公路工程的檢測,它融檢測理論、儀器開發(fā)研制和測試操作技術及路基工程相關學科基礎知識于一體。

  2.1病害概況

  某高速公路出現(xiàn)嚴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,坡體多處開裂并在繼續(xù)發(fā)展,為土質滑坡;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效果分析

  高密度電阻率法的工作原理是基于垂直電測深、電測剖面和電阻率層析成像,通過高密度電阻率法測量系統(tǒng)中的軟件,控制著在同一條多芯電纜上布置連結的多個(60~120)電極,使其自動組成多個垂向測深點或多個不同深度的探測斷面,根據(jù)控制系統(tǒng)中選擇的探測裝置類型,對電極進行相應的排列組合,按照測點位置的排列順序或探測斷面的深度順序,逐點或逐層探測,實現(xiàn)供電和測量電極的自動布點、自動跑極、自動供電、自動觀測、自動記錄、自動計算、自動存儲。

  1)高密度電阻率法探測裝置的選擇。一般而言,不同裝置對地質體的異常反應大致相同,但又有不同的特點。溫納四級分辨能力較低,而偶極、微分分辨能力較高;對地形起伏、表面不均勻等干擾,溫納四級的影響較小,而其它不對稱電極則影響較大;在本次檢測實例中,根據(jù)探測對象、地形條件選擇溫納裝置AMNB(α)、偶級裝置ABMN(β)電極、α2電極排列方式進行探測。

  2)高密度電阻率法測線布置。高密度電阻率法測線在滑坡體的中上部和中下部各布置一條測線、測線近似平行高速公路路線,預案中本來要在滑坡體中間沿滑坡方向布設一條測線,但由于地形、地物因素的影響無法布設。分別測線L1、L2現(xiàn)場探測相片。滑坡體中上測線L2:通過對3種排列方式現(xiàn)場探測數(shù)據(jù)的正演和反演處理和分析,高密度電阻率法探測有一定的影響因素,三種排列方式中α2排列干擾因素相對較大,α和β排列方式測量效果最好,YK219+61.5~YK219+238.5里程滑坡體中下測線L2高密度電阻率法探測α和β排列成果,經(jīng)檢測資料及處理推測,L2測線中間段約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,測線下部區(qū)域電阻率相對較低,其含水相對較豐富,存在滑移,滑移層厚度≥5m,部分區(qū)域達到近20m左右。在滑坡探測中,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,且連續(xù)性較好,因此基覆界線較為明顯。

  3、結語

  總之,高密度電阻率法兼具剖面法與測深法的功能,測點距小、獲取信息量大、分辨率高的特點,能較直觀、形象、準確的反映斷面電性異常體的形態(tài)、產(chǎn)狀等,高密度電阻率法測量系統(tǒng)可采用密集的電測深點距,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。反映的地質信息更加豐富、全面,更接近實際。
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