路基是道路的承重部分,承受着道路上部过往车辆及其自重的荷载,路基的稳定性如果降低,道路上部结构将会受到影响,为道路埋下安全隐患。若路基失稳,道路上部结构也就无法继续保持稳定,从而导致相应道路病害的发生。过往车辆和道路自重会产生压应力,当压应力作用于路基时,路基会不断变形,如果形变超出极限值,路基则会发生破坏,最终导致道路失稳。城市大力发展的地铁、管线等地下工程也会对路基造成影响,土体的开挖会使上部土体沉降,降水则导致水土流失、土体疏松而形成空洞。地下管道,特别是输水管的损坏、断裂等原因导致水渗漏,周围土体受到冲刷,路基因此形成空洞和疏松等病害,继而发展为路基脱空,导致道路塌陷。本文对路基脱空原理展开研究,确定路基脱空的成因及类型,将现有检测理论归纳总结。基于传统检测方法的优点和弊端,结合弹性波的理论研究,分析弹性波的传播规律,进而提出一种新的路基脱空检测方法—弹性波检测法。首先基于有限差分理论建立数值模型,模型包括同一深度不同规模空洞的数值模型和同一大小不同深度的数值模型,分析弹性波在不同脱空状态的传播规律,然后利用软件将模拟所得弹性波数据进行频率域和时间域分析,探索不同脱空区域的震动特征。将模拟记录进行面波数据处理,获得频散曲线,分析不同脱空状态下面波频散特征。对不同状态的路基脱空进行数值模拟,基于数值模拟所得到的弹性波相应变化规律,设计一种快速、准确探测并有效识别脱空区位置与性状的理论与方法,利用手锤做震源,单检波器拾取弹性波的震动信号,利用地震波仪器进行采集,通过设计数据采集处理一体化系统和改变检波器与地面耦合方式等对路基快速检测装置进行研究,然后结合数值模拟所得规律制作实际的脱空模型,脱空模型包括同一深度不同规模脱空的数模型和同一大小不同深度的模型,基于弹性波检测的理论与方法进行实际不同状态脱空检测。将采集到的数据利用软件进行频率域和时间域进行分析。利用瞬态激发多道接收的方式进行面波检测,对面波数据进行F-K变换,获得频散曲线,分析频散曲线的变化特征。通过不同的数据采集方法及数据处理方法确定最优的脱空检测方案及数据处理方案,验证实际脱空区域所获得的震动特征。最后根据所做工作设计两套数据采集处理一体化系统和一套轻便式电磁震源以及两套快速检测接收装置。通过数值模拟与实际检测结果表明,当路基存在脱空或者深部存有空洞时,弹性波在进行空洞检测时可以使反射波同相轴错断,地震记录出现绕射和震荡,在合成的地震记录中可以将反射波同相轴连续状况与绕射弧、波形震荡相结合判定一定区域内是否有空洞的存在。将所得地震记录进行频谱和时频分析,分析主频和振幅的变化以及频率在不同时刻的变化特征也可断定空洞的存在。在脱空区域面波频散曲线出现异常拐点,通过频散曲线异常变化可判断某一深度脱空区的存在。故在实际空洞检测中可将面波检测和共偏移距反射波检测方法进行结合,利用共偏移距反射波法确定脱空区域的水平范围,利用面波法确定脱空的深度范围,对脱空进行定性、定量的识别。