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1、內(nèi)容摘要波速測試適用于測定各類巖土體的波速,確定與波速有關(guān)巖土參數(shù),為工程設(shè)計提供所需的動彈性力學參數(shù)、劃分建筑物場地類別、評價地震效應(yīng)、進行場地地震反應(yīng)分析等。本文介紹了波速測試的工作原理和野外測試方法,并結(jié)合巖土工程實例,說明其應(yīng)用效果。正文一、前言波速測試目前已廣泛應(yīng)用于水電、鐵路、工民建等眾多巖土工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域,取得了良好的應(yīng)用效果。一些重要的巖土工程勘察中,野外除進行常規(guī)原位測試工作外,還進行了剪切波波速測試工作。二、單孔波
2、速測試的基本原理單孔波速測試:由震源產(chǎn)生壓縮波(又稱P波)和剪切波(又稱S波),經(jīng)過土層,由在孔中的三分量檢波器接收,根據(jù)波傳播的距離和走時計算出場地土的波速,進而評價場地土的工程性質(zhì)。1、測試儀器和設(shè)備:一套完整的速度檢層法觀測儀器應(yīng)由四部分組成,即激震源、信號接收系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)和分析系統(tǒng)。速度檢層法可使用的激震源很多,如爆破、空氣壓縮槍、彈簧式S波激發(fā)裝置、火箭筒等等。一般的場地土層剪切波觀測量常用的是敲擊板激震源。目前用于場地于層
3、剪切波觀測的拾震器一般均為速度型拾震器有三個分量,一個垂直,兩個水平。2、計算方法用速度檢層法測得的剪切波速是鉆孔內(nèi)相鄰二個測點中間土層的平均波速。首先從記錄上確認剪切波到時,再根據(jù)激震源的觸發(fā)時間算出剪切波走時,然后由鉆孔中測得深度和孔源距確定波的行程,最后將行程除以走時即得波速。根據(jù)實測的資料,表1給出了不同土類的剪切波波速范圍。一般來說剪切波帶隨深度的增加而增加,但各地區(qū)剪切波速沿深度的變化規(guī)律并不一樣。通常內(nèi)陸城市波速值相對較高
4、,而沿海地區(qū)則偏低。表1土質(zhì)類別填土(包括雜填土)粘性土(包括亞粘土等)砂土(粉、中、粗)礫石、卵石、碎石風化巖巖石剪切波速范圍(ms)90~270100~450100~450200~500350~5005003、測試方法(1)在待測場地鉆孔,將三分量傳感器放置在鉆孔中,以適當方式(氣囊或機械裝置)使三分量傳感器貼緊鉆孔孔壁,在地面上鉆孔孔口附近(通常1~3m)處放置長條形木板(通常長約2~4m,寬約0.4~0.5m,厚約0.1m),木
5、板上壓有重物(500kg)。見圖1。圖1現(xiàn)場測試示意圖(2)分別錘擊木板兩端,在土層中激發(fā)壓縮波(或縱波)和剪切波(或橫波),分別記錄鉆孔中傳感器感應(yīng)到的質(zhì)點運動時程曲線。對比實測的兩種敲擊方式,可以識別出波形中對應(yīng)剪切波成份的反相點,即為剪切波傳播時間ts。(4)改變傳感器位置(深度),重復(fù)上述步驟2,即可分別得到壓縮波和剪切波傳播到不同深度所需要的時間,進而求出土層的波速。三、剪切波速的應(yīng)用1劃分場地土類型北海市南森房地產(chǎn)開發(fā)有限公
6、司新力廣廈,總建筑占地面積7076.0m2,樓高25層,設(shè)兩層地下室,擬用框剪結(jié)構(gòu),筏形基礎(chǔ)。該工程勘察時共布置20個鉆孔,在三個鉆孔中進行了剪切波速試驗。0.00~15.00m范圍內(nèi)剪切波波速平均為267ms,按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB500112001)中表4.1.3,判定該工程場地土類型為中軟場地土。本工程場地覆蓋層厚度約為80.0m,根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB500112001)中表4.1.6,判定該工程建筑場地類別屬Ⅱ
7、類。2計算場地土層的動彈性模量北海新長江商貿(mào)有限公司場地位于外沙西路海運船廠北側(cè)北臨大海,用地呈曲尺形,長71.3m、寬55.8m。擬建建筑物樓高30層。擬采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu),筏形基礎(chǔ)。為了解該場地的詳細工程地質(zhì)條件,受建設(shè)單位的委托,由我院(北海市勘察院)承擔該場地的巖土工程勘察工作。本次勘察時共布設(shè)9個鉆孔,在3個孔中進行了剪切波速試驗。我院利用實測的地基土的剪切波速Vs和壓縮波Vp,根據(jù)公式:E=[ρVs2(3Vp24Vs2)]
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