试论无损检测技术在路基病害检测中的应用

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　　摘要：无损检测技术具有快速、无损、成本低、能够提供多种参数和信息等特点，适用于路基路段的快速勘查。论文总结了路基病害与危害的类型和特征，论述了路基病害检测目的和意义，结合实际工程探讨了高密度电法在路基滑坡体覆盖层探测的应用。
　　关键词：无损检测路基病害高密度电法
　　
　　路基检测是路基工程施工技术管理的重要组成部分，路基检测工作对提高路基质量、加快路基工程进度、降低工程造价、推动工程施工技术进步，都起到了重要作用。近年来，随着检测技术的发展，无损检测技术逐渐被引入到路基病害检测与评价中，但其尚处于发展阶段，有待进一步的完善与提高。
　　1路基病害与成因
　　路基裸露在大气中、由于路基在承受土体自重、行车荷载和各种自然因素的作用下，导致各个部位产生变形，变形又引起路基标高和边坡坡度、形状的改变，严重时造成土体位移，危及路基的整体性和稳定性，造成路基的各种破坏。下面简要介绍几种主要路基病害及其成因。
　　1.1路基沉陷
　　路基表面产生较大的竖向位移,引起地基下沉或向两侧挤出,形成不均匀沉陷。形成的原因是由路基填料选择和填筑顺序不当,填筑方法不合理等,如填料中混入种植土、腐殖土或泥沼等劣质土,或土中含有大块土或冻土等,填筑的石料规格不一,性质不匀,空隙大,在汛期可能产生明显的局部下沉；或者填筑时未在全宽范围内分层填筑,填筑厚度不符合规定,填料质量不符合要求,水稳性差,原路边坡没有去除植被、树根,未做台阶处理；不同性质的填料混填,因不同土类的可压缩性和抗水性差异,形成不均匀沉降,路基填料含水量控制不严,又无大型整平和碾压设备,使压实达不到要求；施工过程中未注意排水,遇雨天时,严重积水,浸入路基内部,形成水囊,晴天施工时也未排除积水,就继续填筑，以致造成隐患,施工单位责任心不强,自检控制不到位等因素引起的。路基陷穴的病害成因：造成洞穴顶部塌陷的主要因素是水的作用和行车荷载作用。洞穴在水的侵蚀、潜蚀作用下和行车荷载的反复作用下，洞顶的岩土结构逐渐遭到破坏，承载力也逐渐丧失，最终突然塌陷。
　　1.2路基滑坡
　　斜坡岩土体在重力作用下，沿一定的软弱面或带整体下滑的现象，叫做滑坡。滑坡是山区公路的主要病害之一。滑坡常使交通中断，影响公路的正常运输。大规模的滑坡，可堵塞河道，推毁公路，破坏厂矿，掩埋村庄，对山区建设和交通设施危害极大。产生滑坡的病害成因：有内在因素，也有外在因素。内在因素是形成滑坡的先决条件，它包括岩土性质、地质构造、地形地貌等。外因通过内因对滑坡起着促进作用，它包括水的作用、地震和人为因素等。所以，滑坡是内外因素综合作用的结果。
　　1.3路基崩塌落石
　　崩塌落石是堑坡或上山坡的岩块土石发生崩塌或坠落造成危害的地质现象。具有突然、快速和较难预测的特点，是地形、地质比较复杂的山区公路十分常见的路基病害，对行车安全危害甚大，经常导致中断行车，甚至行车颠覆。形成崩塌的原因有：①陡峭高峻的边坡或山体斜坡，坡度大于45°、高度大于30 m，特别是坡度在55°～75°的斜坡，是崩塌多发地段。②由风化的坚硬岩层组成的又高又陡的斜坡，如互层砂岩，稳定性更差，容易形成崩塌。③受地质构造影响严重，有很多结构面将岩体切割成不连续体的斜坡，特别是有两组结构面倾向线路，其中一组倾角较缓时，容易向线路崩塌。
　　1.4基床翻浆冒泥、下沉外挤
　　基床翻浆冒泥、下沉外挤是路基本体变形而引起的病害。一般发生在基床为黏土类的路基地段,排水不良的路堑和站场比较多见。翻浆冒泥和基床下沉外挤病害,是基床变形不同阶段的表征,翻浆冒泥导致陷槽或碴囊基床下沉,陷槽或碴囊的发展使基床抗剪强度下降,导致路肩隆起或边坡外挤。病害成因：基床排水不良承载力不足或受水浸承载力进一步下降的土质基床在行车荷载反复作用下,将逐渐形成基床翻浆冒泥下沉外挤的病害。水若源于降雨,翻浆冒泥表现为季节性,即雨季发生,旱季不发生；水若源于地下水,则翻浆冒泥表现为常年性,但雨季比较严重。基床土遇水承载力下降,原因比较复杂,如基床土为膨胀土未更换或改良；排水系统不完善；基床未作砂垫层或厚度不足。
　　2无损检测技术在路基病害检测中的应用
　　路基检测是公路工程检测技术新科学的重要部分。无损检测是利用其他学科的先进技术合理有效的应有于公路工程的检测，它融检测理论、仪器开发研制和测试操作技术及路基工程相关学科基础知识于一体。
　　2.1病害概况
　　某高速公路出现严重的滑坡段滑坡由南东向北西倾斜，该滑坡体目前病害的表现形式主要是：坡体部分滑落到高速公路路面上，滑落物为块石夹泥土，坡体多处开裂并在继续发展，为土质滑坡；滑坡平面形态呈圈椅形，倾向北西，坡向320°，坡角25°～45°，长约200m，宽50～100m，平均宽60m，厚5～10m，平均厚约10m；滑坡主滑方向320°，滑体坡主要由块石土夹粉质粘土组成，块石粒径1～3m，含量约为60%。
　　2.2高密度电阻率法探测效果分析
　　高密度电阻率法的工作原理是基于垂直电测深、电测剖面和电阻率层析成像，通过高密度电阻率法测量系统中的软件，控制着在同一条多芯电缆上布置连结的多个(60~120)电极，使其自动组成多个垂向测深点或多个不同深度的探测断面，根据控制系统中选择的探测装置类型，对电极进行相应的排列组合，按照测点位置的排列顺序或探测断面的深度顺序，逐点或逐层探测，实现供电和测量电极的自动布点、自动跑极、自动供电、自动观测、自动记录、自动计算、自动存储。
　　1）高密度电阻率法探测装置的选择。一般而言，不同装置对地质体的异常反应大致相同，但又有不同的特点。温纳四级分辨能力较低，而偶极、微分分辨能力较高；对地形起伏、表面不均匀等干扰，温纳四级的影响较小，而其它不对称电极则影响较大；在本次检测实例中，根据探测对象、地形条件选择温纳装置AMNB(α)、偶级装置ABMN(β)电极、α2电极排列方式进行探测。
　　2）高密度电阻率法测线布置。高密度电阻率法测线在滑坡体的中上部和中下部各布置一条测线、测线近似平行高速公路路线，预案中本来要在滑坡体中间沿滑坡方向布设一条测线,但由于地形、地物因素的影响无法布设。分别测线L1、L2现场探测相片。滑坡体中上测线L2：通过对3种排列方式现场探测数据的正演和反演处理和分析，高密度电阻率法探测有一定的影响因素，三种排列方式中α2排列干扰因素相对较大，α和β排列方式测量效果最好，YK219+61.5～YK219+238.5里程滑坡体中下测线L2高密度电阻率法探测α和β排列成果，经检测资料及处理推测，L2测线中间段约70～80m宽度(α排列里程大约在YK219+120～YK219+190和β排列里程大约在YK219+110～YK219+190)范围，测线下部区域电阻率相对较低，其含水相对较丰富，存在滑移，滑移层厚度≥5m，部分区域达到近20m左右。在滑坡探测中，由于滑坡体于基岩之间存在明显的电性差异，覆盖层多呈低电阻率的闭合圈，而下伏基岩则表现为高阻反应，且连续性较好，因此基覆界线较为明显。
　　3结语
　　总之，高密度电阻率法兼具剖面法与测深法的功能，测点距小、获取信息量大、分辨率高的特点，能较直观、形象、准确的反映断面电性异常体的形态、产状等，高密度电阻率法测量系统可采用密集的电测深点距，数据信息采集量大，高密度反演成果图颜色分明，层次清晰，比较直观。反映的地质信息更加丰富、全面，更接近实际。

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