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技术文章

跨孔地震透射波法在水泥搅拌桩检测中的应用

点击次数：1231 发布时间：2026/1/6 16:18:12

跨孔地震透射波法在水泥搅拌桩检测中的应用

——以IPG800+BIS-SH-DS震源组合为例


背景与挑战



水泥搅拌桩是软土地基加固的常用技术，但其成桩质量检测面临诸多挑战：传统方法（如桩身取芯法）成本高、破坏性强，而跨孔波速测试易受环境干扰、分辨率低。新加坡某机场扩建项目中，软土层深度较浅（小于60米），需一种无损、高精度的检测方法。

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现场概况



01

创新方法：时移跨孔地震全波形反演



研究团队提出结合时移地震勘探与全波形反演（FWI）的新方法，通过三次数据反演（分别反演、连续反演、双差法反演）动态捕捉注浆前后地层物性变化，显著提升检测精度。

1. 分别反演：独立反演注浆前、后数据，对比差异以消除背景场干扰。


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时移全波形反演流程图-分别反演




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2. 连续反演：

以注浆前反演结果为初始模型，迭代优化注浆后数据，聚焦桩体特征。


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时移全波形反演流程图-连续反演


3. 双差法反演：

融合注浆前后数据差值，进一步抑制背景噪声，成像 分辨率最高。

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时移全波形反演流程图-双差法反演


02

设备组合优势：IPG800+BIS-SH-DS

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在新加坡项目中，研究团队采用IPG800脉冲发生器与BIS-SH-DS震源组合，其核心优势如下：

1. 轻量化与便携性：

  • IPG800重量仅15 kg，供电采用2×12 V汽车电池，适合野外及狭小场地作业。

  • BIS-SH-DS探头重量8.5 kg，电缆轻便（665 g/m），易于布设与回收。

2. 高精度触发与稳定性：

  • IPG800通过RCU（遥控单元）控制，触发时间精度达微秒级，确保信号同步性

  • BIS-SH-DS生成的水平极化剪切波（SH波）信号重复性高（相干函数值接近1），低频至4 kHz范围内稳定性。

3. 浅层检测适配性：

  • IPG800激发电压800 V、能量1000 J，完美匹配BIS-SH-DS的浅层（<60米）检测需

  • 充气气囊耦合机制与刚性抗扭管定向设计，保障震源在松散沉积物中的有效耦合与信号一致性




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03

应用实例与成果

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在新加坡樟宜机场试验中，布设30米跨孔间距的钻孔，采用IPG800+BIS-SH-DS组合激发地震波，配合三分量检波器接收数据。试验结果表明：

1. 双差法反演效果：

  • 桩体轮廓清晰（深度0~10米），直径误差<10%，背景干扰（如残余浆液）影响显著降低。

  • 相对误差曲线显示，双差法最终误差较分别反演降低35%，验证其抗干扰能力。

2.设备性能验证：

  • IPG800的连续脉冲模式（5/10次激发）与10秒重复率，高效完成多频段数据采集

  • BIS-SH-DS在松散沉积物中生成SH波频率达4 kHz，与地质条件匹配度高，信号信噪比提升20%


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分别反演效果

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连续反演效果

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双差法反演效果

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相对误差变化曲线



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04

结 语

IPG800+BIS-SH-DS组合凭借轻量化、高触发精度及浅层适配性，成为时移跨孔地震全波形反演方法的核心设备支撑。该方法成功解决了传统检测技术对桩体破坏大、精度低的问题，为浅层软土地基加固工程提供了无损、高效的解决方案。未来可推广至东南亚回填土地区及我国沿海软土工程，助力“一带一路”基础设施建设。



原创作者：广州欧美大地仪器科技有限公司

跨孔地震透射波法, 水泥搅拌桩检测

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