铁路路基病害检测
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发布时间：2022-05-01 08:09
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时间：2022-06-26 13:07
铁路路基病害一般指铁路路基平台顶部结构不坚实而且渗水，以及原填充物的不均匀性，经长期雨水冲刷和渗透、行车振动等所形成的一定规模的充坑、洞穴或渣石填充物。路基病害比较隐蔽，一旦受到外界因素影响造成塌陷，将直接威胁行车安全，因此，铁路病害的勘查十分重要。
路基勘查中，由于受到电磁干扰、铁轨干扰及行车震动干扰的影响，*了一些地球物理方法的应用，因此，目前常用于对铁路病害检测的地球物理方法是微重力测量。
由于路基的病害地段和完整地段有一定的密度差异，为微重力测量提供了前提。图10.14是法国波尔多—塞特铁路线上路堤下喀斯特溶洞的微重力异常等值线图，测量位置位于铁路线巴尔萨克处，勘查对象是5m高的路堤和路基部。图中可见，在该带中部有一处密度较大的地段(异常达3×10－1g.u.)，这是一处过去曾进行过灌浆处理的地段。在过去处理时，由于突然塌陷，未能进行专门研究。在地段两端出现－2×10－1～－6×10－1g.u.两处异常，位于边坡基部并向路基底下延伸。经对异常的解释和钻探验证，证实在路基下3～6m深处的灰岩中存在喀斯特溶洞。
图10.14波尔多—塞特铁路线上路堤下喀斯特溶洞的测定和处理
铁路路基是多用耕土堆垫压实而成，如果出现路基病害，必将引起电性差异。路基位于地面以上(或浅水面以上)，所以无论是洞穴或渣石充填物都可使勘探体积所涉及范围内的视电阻率增大，由此对称四极剖面会出现高阻异常，路基病害越严重，规模越大，高阻异常越明显。例如，图10.15是陇海路某段采用对称四极剖面法实测曲线，采用AB=7m，MN=1m装置，由图可见，全线有三种病害形式:
图10.15路基勘查部分剖面图1—严重病害段;2—较重病害段;3—轻度病害段
1)较大洞穴或渣石填充物的严重病害段，视电阻率曲线值很高;
2)较重病害段，视电阻率曲线呈高低交错;
3)轻度病害段，视电阻率较高，视电阻率曲线呈高低交错。
严重病害段的影响可至路基外侧钢轨下，是急需处理部位。轻度病害段，短期内不会形成大的病害，可作为今后雨季的防范对象。
根据地球物理测量和钻孔所提供的资料，可以确定出需要灌浆地带，得出最佳的工程计划。灌浆处理后，除打钻检查外，还可以进行微重力测量，以圈出灌浆不足或灌浆过量的地层。图10.16是在一已知灌浆地带，对灌浆后地层的重力异常变化，与计算机根据模型(用灌浆前的钻孔资料制作的地质模型)计算出来的理论异常曲线对比。从图10.16(a)可以看出，该地带的右半部灌注未超出预计范围，也未出现重力异常。在模型左半部出现剩余异常，表明灌浆不足。图10.16(b)是灌浆容量对比图，图10.16(c)是地质模型(沿Ⅰ号测线的剖面)。
图10.16巴黎—斯特拉斯堡铁路线上
近年来，使用瞬态面波进行铁路路基承载力的检测也取得了较好的结果，为路基病害的确定和治理提供了可靠数据。
利用瞬态瑞雷面波法测试既有线路路基承载力时，由于受到行车影响，在测线布置时只能在枕轨外测或路肩上进行。由于瑞雷面波是一个体波，具有体积勘探的特点，因此可代表路基道心的实际情况。瞬态面波数据采集时使用面波仪和低频检波器测量。震源采用18磅(lb)大锤和铁板。道间距随着勘探深度的增大而相应增大。数据处理主要是求取频率－速度频散曲线，对频散曲线经过反演拟合并结合路基的实际情况进行分层，计算出各层厚度及瑞利波的层速度。通过频散曲线上vR数值的大小可以定性地判断测点处瑞利波速度随深度的变化情况和路基的相对强度特征，vR较高区域反映路基强度较高，vR较低区域反映路基强度较低。
在部分瑞利波测点上作轻型动力触探(N10)值，根据铁道部轻型动力触探技术规定(TBJ18—87)将N10值换算为承载力σ0(σ0=8N10～20)，然后将瑞雷面波速度vR与相对应测点的轻型动力触探(N10)进行数学统计分析，得到vR与N10的相关关系式:
环境与工程地球物理
式中:A，B为常数。当相关系数r>0.7时，说明vR与N10是相关的，可用vR代替N10来计算承载力σ0的大小，即
环境与工程地球物理
根据此式可用vR定量计算路基的承载力。
图10.17为京广线部分区段K2011+170～K2100+270段路基瑞利波测试，并按上述换算关系(取A=91.07913，B=2.940517)换算得到的承载力等值线图。图中在K2011+230附近路基的承载力偏低，约为80kPa，而在其两侧的路基的承载力相对偏高，约为180kPa，此结果与现场实际的情况非常吻合。
图10.17承载力等值线图
