随着列车速度、运量提高以及轴重增加,冲击荷载对路基影响越来越大,病害数量越来越多,轨道状态难以维护,严重时可能危及列车的运营安全。由于路基病害具有长期性和隐蔽性,需要一些特殊的检查手段。如何快速、无损、准确地检测出这些路基病害,及时进行路基维修,是铁路工务部门的一个重要工作内容。通过对路基病害的检测和评估,可以为行车安全提供技术保障,为路基的养护维修和管理决策提供依据。
路基病害检测方法有原位检测和工程物探。
对路基不造成破坏和损伤的特殊检测方法。
随着列车速度、运量提高以及轴重增加,冲击荷载对路基影响越来越大,病害数量越来越多,轨道状态难以维护,严重时可能危及列车的运营安全。由于路基病害具有长期性和隐蔽性,需要一些特殊的检查手段。如何快速、无损、准确地检测出这些路基病害,及时进行路基维修,是铁路工务部门的一个重要工作内容。通过对路基病害的检测和评估,可以为行车安全提供技术保障,为路基的养护维修和管理决策提供依据。
路基病害检测方法有原位检测和工程物探。
指在岩土层原来所处的位置,基本保持的原有结构、含水量和应力状态下,测定岩土的工程力学性质指标,包括荷载试验、静力触探、圆锥动力触探、标准贯入试验、核子密度、岩土波速测试等。由于原位试验速度慢,对线路具有一定的局部破坏性,且不满足铁路运营安全的要求,在实践中应用较少,主要检测手段还是以工程物探方法为主。
工程物探方法是根据不同介质的物理性质的差异,通过分析研究观测到的物理场,结合相关资料,来探查地质体的结构、性质和规模等。铁路路基病害检测主要采用的工程物探方法有地质雷达法、瞬态面波法、电阻率法、断面扫描法(层析成像法)、冲击回波法等,可以检测翻浆冒泥、路基下沉、路基陷穴(洞穴)、填筑不实、排水不良、冻害等病害。
地质雷达法。以电磁波在地下传播规律为基础,用雷达天线向路基中发射电磁波,电磁波在向下传播过程中,遇到不同的电性界面时,电磁波发生反射和透射,反射电磁波被接收,通过计算电磁波在路基中的双程走时、振幅、频谱、相位移等特征值,来判断被测物体内部的缺陷位置、规模、性质等(见图)。
瞬态面波法。一种新兴岩土工程勘探方法,以瑞利波在非均质介质中传播时具有频散现象为基础,即不同频率的瑞利波按不同的速度传播,一定的频率对应着一定的波长,也即对应一定的地层深度。同时,瑞利波在传播过程中遇到波阻抗界面(速度分界面、密度分界面)时,其频散曲线将会发生畸变,据此达到探测地下不同波阻抗界面的目的。瞬态面波具有分辨率高、应用范围广、受场地影响小、检测设备简单、检测速度快等优点。
电阻率法。以地质岩层的电性差异为基础,在半空间、全空间条件下建场,使用半空间及全空间电场理论,通过观测与研究人工建立的地下岩体稳定电流场的分布规律,以解决地质问题的一种电法勘探方法。利用探测对象与相邻介质之间的电阻率或电化学特性的差异,通过观测研究与探测对象有关的电场分布特征和变化规律来达到探测目的,常用的是高密度电阻率方法。
断面扫描法。根据射线扫描,对所得到的信息反演计算,重建被测区内岩土体参数的分布规律,评价被测结构体的质量,圈定地质异常体的一种方法。其数学基础是拉东变换,常用层析成像技术有弹性波CT、电磁波CT和电阻率CT。
冲击回波法。在结构表面施以微小冲击,会产生应力波,当应力波在结构中传播遇到缺陷与底面时,将产生来回反射并引起结构表面微小的位移响应,通过对这种响应的频谱分析,可计算出结构厚度和判断有无缺陷及缺陷的深度。