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摘 要：本文结合公路路基填筑厚度检测，对瑞雷面波发展、应用现状以及公路路基频散曲线的正演研究进行了简要的分析与阐述。
关键字：公路路基；填筑厚度；检测；瑞雷面波；理论研究
中图分类号：TU74
瑞雷面波检测方法作为一种新型的公路路基质量检测技术，和传统检测方法相比，这种检测方法具有简单易懂、经济成本低、无破损性等优点。对于高速公路基层填筑厚度的检测，瑞雷面波检测具有检测精度低、工作量大等问题。因此，在公路路基填筑厚度检测中，必须加大瑞雷面波方法和理论研究，从根本上保障质量监督和投资建设单位在质量评价以及检测的要求。
一、公路路基填筑厚度检测的瑞雷面波发展与应用
（一）瑞雷面波技术发展
瑞雷面波技术是近年来进口的新型浅层勘探方法，在实践中，以振幅大、能量强、频率低、容易识别等特征被广大技术人员喜爱。和其他物体方法相比，又被分成人工源和天然源，人工源又包括：瞬态与稳态瑞雷面波检测。瞬态与稳态面波检测最主要的区别是，激发环境不同。在这过程中，瞬态瑞雷面波信号能够通过频谱进行分析，从而得到振动频率与波速度，再利用这条曲线进行介质信息推测。
早在19世纪，著名的应该物理数学家Rayleigh在自由界面计算中，证明半空均匀有瑞雷面波存在，并且传播速度只小于同一介质的横波速度后，开始向垂直面移动，运动轨迹变为椭圆。当这个发现在天然地震验证后，就将其纪念为瑞利波与瑞雷面波。其后，很多实验人员对介质条件进行了假设，同时也对瑞雷面波影响范围进行了探讨。直到上个世纪五十年代初期，频散曲线才被矩阵法计算出来，再根据地震信号对地球内部结构以及运用领域进行探讨。
到上个世纪六十年代，两个美国人通过稳态激振器，对公路断面瑞雷波速度进行了分析，同时这也是公路工程最早的瑞雷面波应用。自瞬态法被正式提出后，日本又对稳态面波测试进行了研究，并且应用在地质工程中，让稳态检测技术逐步商业化。
从上个世纪八十年代开始，我国很多学者开始对瑞雷面波方法进行研究，经过三十多年的研究，在瑞雷面波理论、仪器设施以及软件处理与开发都得到了显著的成果。到1996年，赵明利等人开始利用瑞雷波法进行水库堤坝以及挡土墙厚度检测；在1998年，肖柏勋等人开发了宽频带、大功率代替瞬态瑞雷面波检测中的手工锤击，比较成功的是对松散层厚度以及坝基岩体质量的检测；到2001年，通过提高瞬态瑞雷面波采集的研究，以解决瑞雷面波应用中定量偏差以及分辨率等问题。
（二）瑞雷面波理论研究
在瑞雷面波频散曲线提取中，必须从实际数据中掌握工程检测以及实测面波的变化特征，才能正确作出评价与解释。因此，在频散曲线提取中，必须做好检测技术。反演方法则是一瑞雷面波检测为基础，使用的不同方法。根据激发条件，可以分成瞬态与稳态瑞雷面波检测，在稳态面波检测中，根据频散曲线对高频瑞雷面产生的加速现象，波长也会存在很大差异，一旦处理不好，就会对瑞雷面波产生很大影响。而对于多道来说，可以利用相位频谱分析法，进行叠加处理，进而得出平均速度，这种表面频谱法，在公路路基填筑中，要求ΔX=λR，并且和通道探测器始终一致。对于喻明则使用相位处理法，当相位变化超过2P时，就可以对深入频散进行深入的探讨，这种计算方法具有良好的计算成果，随着施工技术的快速发展，也需对该技术进行完善。在Prony扩充中，很大程度上抑制了随机噪声影响、纵横波干扰，但是这种方法要求瑞雷面波始终大于道间距，也存在很多缺陷。目前，在公路路基处理频散曲线的方法有表面频谱、互相关法、扩充法、变换法以及相位展开法等。在多道记录信息加权中，通过扫描能够得到对应的频散曲线，进而得到不同模式下的频散曲线。
（三）神经网络研究与应用
从上个世纪四十年代开始，美国人开始在数学逻辑的基础上对神经元进行分析，从此开启了人工神经网络研究风潮。到上个世纪八十年代后期，欧洲人针对设计提出了感知器，第一次将理论研究转到工程实践中，同时土建工程也开始应用到人工神经网络。在这过程中，人工神经网络具有网络全局、非线性、学习联想与大规模训练能力等，同时，它也是解决土建工程的有力设施，特别是在识别参数、预测与非线性行为中，都发挥了重大作用。到上个世纪九十，我国工程学者开始对神经网络模型、应用进行研究。到2000年的VC++程序中，通过对深基坑工程变形进行预测，同时也证明了人工网络在深基坑应用中的价值。
二、公路路基填筑厚度检测的频散曲线正演研究
在公路路基填筑厚度检测中，经常会遇到基层覆盖层以及厚度设计等相关问题。如果覆盖层是水平性介质，由路基层向同性的弹性介质与无延伸的半无限介质构成检测模型。
（一）瑞雷面波理论
英国科学技术首先在面波表面传播的基础上，对存在性进行了研究，也就是瑞雷面波。它作为一种理想化的介质模型，自由界面的条件是切向盈利与法向盈利都必须为零，在没有任何介质约束的环境中，可以进行自由振动。为了方便讨论，可以对二维平面进行深入的探讨，在xoy瑞雷面波中，一般沿着x轴进行传播，让y轴相位与振动完全相同。从弹性波理可以清晰的知道，在弹性介质中的各个变量。由于这种胀缩波，只有体积在变化，没有任何旋转，所以又叫无旋波。
根据路基各层覆盖层介质与弹性层介质，基层一般为无限延伸的弹性介质。在瑞雷面波质点振动中，一般将弹性理论作为整个公路路基填筑的基础，在自由假面完全处于切应力和正应力的环境中，再通过整理以及推导对均匀半空路基中的瑞雷面波垂直位置进行计算。
在瑞雷面波波长与穿透深度关系分析中，必须根据瑞雷面波质点垂直位移和水平位移情况，对单位波长深度曲线变化情况进行分析。当泊松比由0.1增加到0.48时，垂直位移和水平位移也会随之增加，同时转化成瑞雷面波的能量也会随着增加。当探测深度增加到一定幅度时，对于不同的介质，垂直位移与水平位移都会集中在探测范围中；当探测范围达到极大值后就会快速见效，由此得出瑞雷面波的穿透深度只有一个波长。
（二）公路路基频散曲线正演计算
当公路路基为同性弹性模型，并且具有n层自由界面，各层都为介质，可以根据快速矩阵法得到频散函数和瑞雷面波频散算式。对于瑞雷面波的频散方程，虽然没有明确的求根公式，但是可以利用数值对其进行有效计算。经过多年研究学习，我们发现瑞雷面波频散方程的数值分析方法有：二分法与试拉法。经过大量研究表明，瑞雷面波在弹性空间存在多个模式，而对于较高阶段的瑞雷面波，一般更为敏感，所以在反演过程中，一般使用层状半空间的传播方式，将基阶模式、高阶模式转化成更加理想的效果。
从公路路基工程施工过程与参数设计情况来看，在基层施工中，一般会在基层铺设未压实的覆盖层。因此，在路基施工中，路基是一种下硬上软的结构，由于厚度参数存在很大差异，所以在施工中，必须根据层速度递增，对公路路基模型进行对比，通过快速传递矩阵的方法，得到频散方程，得到变化规律。
结束语：
公路路基填筑厚度检测的瑞雷面波方法作为一项系统、复杂的工作，在实际工作中，必须加强研究力度，从施工中吸取经验，从而推动瑞雷波发展。
参考文献：
[1] 张华为.公路路基填筑厚度检测的瑞雷面波方法及理论研究[D].中南大学，2012..
[2] 栗丽海.公路路基填筑处理技术[J].交通世界（建养机械），2013，（4）：164-165.
[3] 张富权.路基填筑试验段的施工方法[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（11）.
关键字：公路路基；填筑厚度；检测；瑞雷面波；理论研究
中图分类号：TU74
瑞雷面波检测方法作为一种新型的公路路基质量检测技术，和传统检测方法相比，这种检测方法具有简单易懂、经济成本低、无破损性等优点。对于高速公路基层填筑厚度的检测，瑞雷面波检测具有检测精度低、工作量大等问题。因此，在公路路基填筑厚度检测中，必须加大瑞雷面波方法和理论研究，从根本上保障质量监督和投资建设单位在质量评价以及检测的要求。
一、公路路基填筑厚度检测的瑞雷面波发展与应用
（一）瑞雷面波技术发展
瑞雷面波技术是近年来进口的新型浅层勘探方法，在实践中，以振幅大、能量强、频率低、容易识别等特征被广大技术人员喜爱。和其他物体方法相比，又被分成人工源和天然源，人工源又包括：瞬态与稳态瑞雷面波检测。瞬态与稳态面波检测最主要的区别是，激发环境不同。在这过程中，瞬态瑞雷面波信号能够通过频谱进行分析，从而得到振动频率与波速度，再利用这条曲线进行介质信息推测。
早在19世纪，著名的应该物理数学家Rayleigh在自由界面计算中，证明半空均匀有瑞雷面波存在，并且传播速度只小于同一介质的横波速度后，开始向垂直面移动，运动轨迹变为椭圆。当这个发现在天然地震验证后，就将其纪念为瑞利波与瑞雷面波。其后，很多实验人员对介质条件进行了假设，同时也对瑞雷面波影响范围进行了探讨。直到上个世纪五十年代初期，频散曲线才被矩阵法计算出来，再根据地震信号对地球内部结构以及运用领域进行探讨。
到上个世纪六十年代，两个美国人通过稳态激振器，对公路断面瑞雷波速度进行了分析，同时这也是公路工程最早的瑞雷面波应用。自瞬态法被正式提出后，日本又对稳态面波测试进行了研究，并且应用在地质工程中，让稳态检测技术逐步商业化。
从上个世纪八十年代开始，我国很多学者开始对瑞雷面波方法进行研究，经过三十多年的研究，在瑞雷面波理论、仪器设施以及软件处理与开发都得到了显著的成果。到1996年，赵明利等人开始利用瑞雷波法进行水库堤坝以及挡土墙厚度检测；在1998年，肖柏勋等人开发了宽频带、大功率代替瞬态瑞雷面波检测中的手工锤击，比较成功的是对松散层厚度以及坝基岩体质量的检测；到2001年，通过提高瞬态瑞雷面波采集的研究，以解决瑞雷面波应用中定量偏差以及分辨率等问题。
（二）瑞雷面波理论研究
在瑞雷面波频散曲线提取中，必须从实际数据中掌握工程检测以及实测面波的变化特征，才能正确作出评价与解释。因此，在频散曲线提取中，必须做好检测技术。反演方法则是一瑞雷面波检测为基础，使用的不同方法。根据激发条件，可以分成瞬态与稳态瑞雷面波检测，在稳态面波检测中，根据频散曲线对高频瑞雷面产生的加速现象，波长也会存在很大差异，一旦处理不好，就会对瑞雷面波产生很大影响。而对于多道来说，可以利用相位频谱分析法，进行叠加处理，进而得出平均速度，这种表面频谱法，在公路路基填筑中，要求ΔX=λR，并且和通道探测器始终一致。对于喻明则使用相位处理法，当相位变化超过2P时，就可以对深入频散进行深入的探讨，这种计算方法具有良好的计算成果，随着施工技术的快速发展，也需对该技术进行完善。在Prony扩充中，很大程度上抑制了随机噪声影响、纵横波干扰，但是这种方法要求瑞雷面波始终大于道间距，也存在很多缺陷。目前，在公路路基处理频散曲线的方法有表面频谱、互相关法、扩充法、变换法以及相位展开法等。在多道记录信息加权中，通过扫描能够得到对应的频散曲线，进而得到不同模式下的频散曲线。
（三）神经网络研究与应用
从上个世纪四十年代开始，美国人开始在数学逻辑的基础上对神经元进行分析，从此开启了人工神经网络研究风潮。到上个世纪八十年代后期，欧洲人针对设计提出了感知器，第一次将理论研究转到工程实践中，同时土建工程也开始应用到人工神经网络。在这过程中，人工神经网络具有网络全局、非线性、学习联想与大规模训练能力等，同时，它也是解决土建工程的有力设施，特别是在识别参数、预测与非线性行为中，都发挥了重大作用。到上个世纪九十，我国工程学者开始对神经网络模型、应用进行研究。到2000年的VC++程序中，通过对深基坑工程变形进行预测，同时也证明了人工网络在深基坑应用中的价值。
二、公路路基填筑厚度检测的频散曲线正演研究
在公路路基填筑厚度检测中，经常会遇到基层覆盖层以及厚度设计等相关问题。如果覆盖层是水平性介质，由路基层向同性的弹性介质与无延伸的半无限介质构成检测模型。
（一）瑞雷面波理论
英国科学技术首先在面波表面传播的基础上，对存在性进行了研究，也就是瑞雷面波。它作为一种理想化的介质模型，自由界面的条件是切向盈利与法向盈利都必须为零，在没有任何介质约束的环境中，可以进行自由振动。为了方便讨论，可以对二维平面进行深入的探讨，在xoy瑞雷面波中，一般沿着x轴进行传播，让y轴相位与振动完全相同。从弹性波理可以清晰的知道，在弹性介质中的各个变量。由于这种胀缩波，只有体积在变化，没有任何旋转，所以又叫无旋波。
根据路基各层覆盖层介质与弹性层介质，基层一般为无限延伸的弹性介质。在瑞雷面波质点振动中，一般将弹性理论作为整个公路路基填筑的基础，在自由假面完全处于切应力和正应力的环境中，再通过整理以及推导对均匀半空路基中的瑞雷面波垂直位置进行计算。
在瑞雷面波波长与穿透深度关系分析中，必须根据瑞雷面波质点垂直位移和水平位移情况，对单位波长深度曲线变化情况进行分析。当泊松比由0.1增加到0.48时，垂直位移和水平位移也会随之增加，同时转化成瑞雷面波的能量也会随着增加。当探测深度增加到一定幅度时，对于不同的介质，垂直位移与水平位移都会集中在探测范围中；当探测范围达到极大值后就会快速见效，由此得出瑞雷面波的穿透深度只有一个波长。
（二）公路路基频散曲线正演计算
当公路路基为同性弹性模型，并且具有n层自由界面，各层都为介质，可以根据快速矩阵法得到频散函数和瑞雷面波频散算式。对于瑞雷面波的频散方程，虽然没有明确的求根公式，但是可以利用数值对其进行有效计算。经过多年研究学习，我们发现瑞雷面波频散方程的数值分析方法有：二分法与试拉法。经过大量研究表明，瑞雷面波在弹性空间存在多个模式，而对于较高阶段的瑞雷面波，一般更为敏感，所以在反演过程中，一般使用层状半空间的传播方式，将基阶模式、高阶模式转化成更加理想的效果。
从公路路基工程施工过程与参数设计情况来看，在基层施工中，一般会在基层铺设未压实的覆盖层。因此，在路基施工中，路基是一种下硬上软的结构，由于厚度参数存在很大差异，所以在施工中，必须根据层速度递增，对公路路基模型进行对比，通过快速传递矩阵的方法，得到频散方程，得到变化规律。
结束语：
公路路基填筑厚度检测的瑞雷面波方法作为一项系统、复杂的工作，在实际工作中，必须加强研究力度，从施工中吸取经验，从而推动瑞雷波发展。
参考文献：
[1] 张华为.公路路基填筑厚度检测的瑞雷面波方法及理论研究[D].中南大学，2012..
[2] 栗丽海.公路路基填筑处理技术[J].交通世界（建养机械），2013，（4）：164-165.
[3] 张富权.路基填筑试验段的施工方法[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（11）.