工程检测问题征答（2）-天然与人工地基（附参考看法）
2010-7-10 08:38
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标签：复合地基, 工程检测, 面波法, 天然地基, 人工地基
引言：不久前，我收到了一位毕业后在工程检测一线干得不错的研究生的来信，他现在策划建立一个桩基工程检测的专业网站，以供同行和学生们利用这个平台交流或了解桩基检测尤其是一些复杂情况下的桩基试验、检测、监测及评估工程经验和技术，希望我能给予支持。我觉得他们这样的想法很好，于是便利用科学网博客平台先逐渐写一些相关技术问题的讨论供其参考，同时也为他们未来的专业网站先做一点宣传。土木工程检测门类多，且大多与工程安全状态评估密切相关，期望他们的专业网站今后发展顺利，且能向更广的工程检测领域拓展，以便能为我国不断提高工程检测技术水平做出一些更大的贡献。
在土木工程领域，天然地基和人工地基（包括换土回填以及经排水固结、强夯、水泥搅拌桩、砂石桩等处理后的地基）的承载力、变形模量、地震液化势等测试分析，耗时费钱的方法主要是现场载荷板试验、标准贯入试验、静力触探等。大约自1970年代起，随着工程数量和检测需求的不断增加，覆盖面宽、快速简便的地球物理方法被国内外学者和科技人员逐渐试探用于岩土工程性状的检测，其中要算地基弹性波速法最为广泛，国标《地基动力特性测试规范》（GB/T 50269-97，本月启动修订）就包括了单孔法、跨孔法和面波法（瑞利波速法）。但是，我国工程界对无钻孔表面波法的应用，看似有时存在不管适用条件是否合适的问题。
因此，为更好地利用面波法进行岩土工程检测，建议大家思考并交流对如下几个问题的看法：
（1）为何可以利用地基的R波速测试结果来进行工程性状评价？
（2）对地下水位以下的地基土，何为采用S波速而不宜用P波速来进行工程性状评价？
（3）由实测R波速-波长曲线（弥散曲线）反演S波速-深度关系时，依据于啥样的弹性半空间波动理论？
（4）在离地面竖向人工振源（分敲击法-宽频、稳态振源-调频）多远处布置检波器，采集的振动信号才主要是R波的？
（5）经换土分层回填、排水固结、强夯、水泥搅拌桩、振冲碎石桩、沉管挤密砂石桩、CFG桩等处理后的人工地基，哪些适合于既有面波法检测分析地基土S波速-深度关系？
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本博参考观点（2010-7-15）：
（1）按固体弹性波理论，表面波（R波）速度与剪切波（S波）速度关系密切（在匀质半空间中两者波速比大约为0.92左右，具体与泊松比相关）；在地表人工振源下，R波信号能量强且衰减慢，对其进行测试分析获得波速-波长关系曲线，再按反演方法计算S波速沿深度的关系，即可用以进行岩土工程性状评价。
（2）按饱和土的弹性波理论，S波速与土骨架剪切模量关系密切，而纵波（P波）速度受孔隙水体变模量的影响更大（参考文献1）。另一方面，饱和土的工程性状与土骨架特性密切关联。所以，S波速更能反映饱和土的工程性状。
（3）&（5）由实测R波速-波长曲线（弥散曲线）反演S波速-深度关系，目前的算法基本都是基于水平层状弹性半空间理论的，所以对换土水平分层回填、排水固结、强夯处理后的人工地基适用，但对由水泥搅拌桩、振冲碎石桩、沉管挤密砂石桩、CFG桩等竖向增强体形成复合地基不适用（参考如下参考文献2的最后部分）。
（4）与土的饱和度或泊松比等参数相关，请参阅参考文献2。
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