路基是道路的承重部分,承受著道路上部過往車輛及其自重的荷載,路基的穩(wěn)定性如果降低,道路上部結(jié)構(gòu)將會(huì)受到影響,為道路埋下安全隱患。若路基失穩(wěn),道路上部結(jié)構(gòu)也就無法繼續(xù)保持穩(wěn)定,從而導(dǎo)致相應(yīng)道路病害的發(fā)生。過往車輛和道路自重會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力,當(dāng)壓應(yīng)力作用于路基時(shí),路基會(huì)不斷變形,如果形變超出極限值,路基則會(huì)發(fā)生破壞,最終導(dǎo)致道路失穩(wěn)。城市大力發(fā)展的地鐵、管線等地下工程也會(huì)對路基造成影響,土體的開挖會(huì)使上部土體沉降,降水則導(dǎo)致水土流失、土體疏松而形成空洞。地下管道,特別是輸水管的損壞、斷裂等原因?qū)е滤疂B漏,周圍土體受到?jīng)_刷,路基因此形成空洞和疏松等病害,繼而發(fā)展為路基脫空,導(dǎo)致道路塌陷。本文對路基脫空原理展開研究,確定路基脫空的成因及類型,將現(xiàn)有檢測理論歸納總結(jié)。基于傳統(tǒng)檢測方法的優(yōu)點(diǎn)和弊端,結(jié)合彈性波的理論研究,分析彈性波的傳播規(guī)律,進(jìn)而提出一種新的路基脫空檢測方法—彈性波檢測法。首先基于有限差分理論建立數(shù)值模型,模型包括同一深度不同規(guī)�？斩吹臄�(shù)值模型和同一大小不同深度的數(shù)值模型,分析彈性波在不同脫空狀態(tài)的傳播規(guī)律,然后利用軟件將模擬所得彈性波數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率域和時(shí)間域分析,探索不同脫空區(qū)域的震動(dòng)特征。將模擬記錄進(jìn)行面波數(shù)據(jù)處理,獲得頻散曲線,分析不同脫空狀態(tài)下面波頻散特征。對不同狀態(tài)的路基脫空進(jìn)行數(shù)值模擬,基于數(shù)值模擬所得到的彈性波相應(yīng)變化規(guī)律,設(shè)計(jì)一種快速、準(zhǔn)確探測并有效識(shí)別脫空區(qū)位置與性狀的理論與方法,利用手錘做震源,單檢波器拾取彈性波的震動(dòng)信號(hào),利用地震波儀器進(jìn)行采集,通過設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集處理一體化系統(tǒng)和改變檢波器與地面耦合方式等對路基快速檢測裝置進(jìn)行研究,然后結(jié)合數(shù)值模擬所得規(guī)律制作實(shí)際的脫空模型,脫空模型包括同一深度不同規(guī)模脫空的數(shù)模型和同一大小不同深度的模型,基于彈性波檢測的理論與方法進(jìn)行實(shí)際不同狀態(tài)脫空檢測。將采集到的數(shù)據(jù)利用軟件進(jìn)行頻率域和時(shí)間域進(jìn)行分析。利用瞬態(tài)激發(fā)多道接收的方式進(jìn)行面波檢測,對面波數(shù)據(jù)進(jìn)行F-K變換,獲得頻散曲線,分析頻散曲線的變化特征。通過不同的數(shù)據(jù)采集方法及數(shù)據(jù)處理方法確定最優(yōu)的脫空檢測方案及數(shù)據(jù)處理方案,驗(yàn)證實(shí)際脫空區(qū)域所獲得的震動(dòng)特征。最后根據(jù)所做工作設(shè)計(jì)兩套數(shù)據(jù)采集處理一體化系統(tǒng)和一套輕便式電磁震源以及兩套快速檢測接收裝置。通過數(shù)值模擬與實(shí)際檢測結(jié)果表明,當(dāng)路基存在脫空或者深部存有空洞時(shí),彈性波在進(jìn)行空洞檢測時(shí)可以使反射波同相軸錯(cuò)斷,地震記錄出現(xiàn)繞射和震蕩,在合成的地震記錄中可以將反射波同相軸連續(xù)狀況與繞射弧、波形震蕩相結(jié)合判定一定區(qū)域內(nèi)是否有空洞的存在。將所得地震記錄進(jìn)行頻譜和時(shí)頻分析,分析主頻和振幅的變化以及頻率在不同時(shí)刻的變化特征也可斷定空洞的存在。在脫空區(qū)域面波頻散曲線出現(xiàn)異常拐點(diǎn),通過頻散曲線異常變化可判斷某一深度脫空區(qū)的存在。故在實(shí)際空洞檢測中可將面波檢測和共偏移距反射波檢測方法進(jìn)行結(jié)合,利用共偏移距反射波法確定脫空區(qū)域的水平范圍,利用面波法確定脫空的深度范圍,對脫空進(jìn)行定性、定量的識(shí)別。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U418.5
【部分圖文】：

圖 1.1 公路建設(shè)統(tǒng)計(jì)圖然而，地鐵、管線等地下工程的土體開挖會(huì)造成上部土體沉降和水土流失而形成空洞[1]。地下管道，特別是給輸水管的損壞、斷裂等原因?qū)е滤疂B漏，周圍

圖 1.2 南昌市地面塌陷現(xiàn)場圖2008 年 9 月 7 日，中國日報(bào)報(bào)道：廣州市一道路塌陷，塌陷深 5 米長陷區(qū)域被水所浸，塌陷導(dǎo)致一輛汽車掉入坑中。塌陷事故現(xiàn)場如圖

圖 1.3 廣州市地面塌陷現(xiàn)場圖016 年 8 月 1 日，映像網(wǎng)報(bào)道：鄭州市文化宮路發(fā)生道路塌陷，非機(jī)化帶區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)大約四十平方米、深四五米的深坑，坑內(nèi)有積水。
【參考文獻(xiàn)】

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1 杜良;劉樹才;梁棋念;楊沖;郝曉寧;;隧道檢測中基本形狀空洞探地雷達(dá)圖像特征[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2015年06期

2 陶連金;袁松;安軍海;;城市道路地下空洞病害發(fā)展機(jī)理及對路面塌陷的影響[J];黑龍江科技大學(xué)學(xué)報(bào);2015年03期

3 王雯珊;向陽開;熊潮波;;地質(zhì)雷達(dá)在路面脫空檢測中的應(yīng)用[J];重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年04期

4 劉振明;許廣春;李志華;;地震映像剖面數(shù)值模擬研究[J];鐵道工程學(xué)報(bào);2012年06期

5 劉衛(wèi)東;王大鵬;彭鵬;侯子義;;聲振法判定水泥混凝土路面脫空的試驗(yàn)研究[J];黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

6 高西洋;;城市道路路基病害分類與形成機(jī)理及影響分析[J];山西建筑;2011年18期

7 劉鵬;孫同霞;;路面結(jié)構(gòu)及層位功能[J];黑龍江交通科技;2011年06期

8 王勇;張曉培;杜立志;胡英才;王月;;二維瞬態(tài)瑞雷波勘探及其在采空區(qū)探測中的應(yīng)用[J];工程勘察;2010年05期

9 陳昌彥;白朝旭;宋連亮;謝朝暉;;多道瞬態(tài)瑞雷波技術(shù)在公路采空塌陷區(qū)探測中應(yīng)用[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2010年02期

10 劉志聲;王乾;萬捷;;路用探地雷達(dá)脫空檢測參數(shù)研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2009年20期

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2 張繼龍;地震映像法在滬昆高鐵貴州段隧底巖溶探測的應(yīng)用研究[D];西南交通大學(xué);2017年

3 魏華;探路雷達(dá)在路面基層檢測中的應(yīng)用研究[D];鄭州大學(xué);2016年

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5 鄧國文;地震映像正演模擬分析及應(yīng)用[D];湖南科技大學(xué);2015年

6 張浩;基于瞬態(tài)瑞雷波法的公路質(zhì)量無損檢測技術(shù)研究[D];鄭州大學(xué);2015年

7 郭文峰;采空區(qū)及陷落柱的地震波場分析[D];太原理工大學(xué);2015年

8 劉湘龍;地震波法檢測水泥混凝土路面脫空的試驗(yàn)研究[D];長沙理工大學(xué);2015年

9 齊承霞;煤層超前探測中的探地雷達(dá)信號(hào)處理[D];西安科技大學(xué);2014年

10 趙明;淺層地震波震源定位算法研究與軟件設(shè)計(jì)[D];西安石油大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2866385