改革开放以来,随着国家加大基础设施建设的投入力度,各类大型工程建筑不断涌现,由于现代工程建筑的主要材料是钢筋混凝土,而混凝土由于受到各种内部或外部作用的影响而产生裂缝,进而影响混凝土的质量,对建筑物造成很大的危害。因此必须对这些裂缝进行检测,掌握裂缝状况及有关参数,以判断裂缝对建筑物的危害程度及研究相应的补强措施,挽救人民的生命财产安全。混凝土裂缝检测一直是工程建设中的技术难题。由于检测理论和方法的不足,目前,对深度大的垂直裂缝还没有一种有效的检测方法。为了合理评价裂缝对混凝土结构安全性的影响和制定后续的加固方案,必须准确确定裂缝的状态、发展趋势和形成原因。其中以裂缝的深度、长度和宽度作为最重要的三个指标。尤其裂缝深度是其中的关键指标。在实际检测工作中,裂缝深度检测要比长度和宽度的检测困难得多。裂缝宽度检测分三类：塞尺或裂缝宽度对比卡(用于粗测,精度低)、裂缝显微镜(精度在0.02～0.05mm)、裂缝宽度测试仪。目前最主要的方法还是裂缝显微镜,但裂缝宽度测试仪发明后,避免了人工近距离调节焦距的要求,降低了劳动强度。裂缝深度检测最直接和准确的方法是钻孔取样,但该方法不仅费时费力,而且对建筑结构有一定的损害,当裂缝深度较大或位于特殊部位时,难以进行钻孔取样。其次是声波对测法,在平行裂缝的一侧激发声波信号,另一侧接收透射的信号,通过比较无裂缝和有裂缝的透射信号或通过透射层析成像来判断裂缝深度,然而此法很多时候需要在裂缝两侧钻孔来布置观测系统,同样也是有损检测。目前更多采用的是无损检测技术,主要有超声波法和冲击弹性波法,这两种方法都是在混凝土表面布置观测系统,根据裂缝底端的折射信号的特征和传播路径的几何关系来推算裂缝的深度。超声波法通过超声波探头激发和接收信号,超声信号的频率高但能量较低,一般适用于浅裂缝的检测。冲击弹性波法采用锤击震源,信号频率低但能量高,适用于较深裂缝的检测。但这两种方法存在的问题是当裂缝中存在填充物时,声波信号大部分能量通过填充物传递,裂缝底端的折射信号往往很难判断,对深裂缝尤其显著。近年来,发展一种新的裂缝无损检测方法-瑞利面波法,同样在混凝土表面布置观测系统,采用锤击震源,通过接收的瑞利面波特征来推算裂缝的深度。超声波法和冲击弹性波法是利用弹性波中的体波进行检测,而地表激发的弹性波中大部分能量为瑞利面波,且在分层介质中,瑞利面波具有频散特性,瑞利面波的波长不同,穿透深度也不同。瑞利面波法具有分辨率高、应用范围广、受场地影响小、检测设备简单、检测速度快、经济等一系列优点,广泛应用于浅表层岩土工程勘察和灾害地质调查等领域。本文简要回顾了各种传统物探方法在裂缝检测中的应用以及运用瑞利面波对裂缝进行无损检测的事例。引出研究课题-运用瑞利面波检测混凝土的垂直裂缝。在瑞利面波原理介绍部分详细介绍了如何运用凡友华的无量纲实数传递矩阵算法对频散曲线进行正演计算,通过交错网格有限差分法以及Rune Mittet的自由边界条件处理和指数衰减吸收边界条件处理进行数值模拟。运用τ-p变换算法对频散曲线能量谱进行计算。把模拟后得到的频散曲线值与实际理论值作对比。得到此数值模拟方法的可行性。之后进行裂缝介质的数值模拟,分别建立有裂缝与无裂缝的模拟进行研究对比,以及建立不同深度的裂缝进行研究对比,最后把我们建立的垂直裂缝数值模拟与三峡大坝实测数据作对比。发现体波和面波通过裂缝时都会产生反射和透射,反射波比透射波的能量要强,并且都会沿裂缝向下传播,在裂缝端点处产生散射。而且发现在裂缝介质中,面波没有高阶模。需要注意的是如果裂缝是空气的话,面波和纵波都会有反射和散射,但不会有透射。意味着在实际检测中,裂缝的一侧只会接收到散射波。然而瑞利面波检测混凝土垂直裂缝的理论尚不完善,还有待广大面波工作者进一步的研究。