波速實(shí)驗(yàn)

1、內(nèi)容摘要波速測(cè)試適用于測(cè)定各類(lèi)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(jì)提供所需的動(dòng)彈性力學(xué)參數(shù)、劃分建筑物場(chǎng)地類(lèi)別、評(píng)價(jià)地震效應(yīng)、進(jìn)行場(chǎng)地地震反應(yīng)分析等。本文介紹了波速測(cè)試的工作原理和野外測(cè)試方法，并結(jié)合巖土工程實(shí)例，說(shuō)明其應(yīng)用效果。正文一、前言波速測(cè)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(jìn)行常規(guī)原位測(cè)試工作外，還進(jìn)行了剪切波波速測(cè)試工作。二、單孔波

2、速測(cè)試的基本原理單孔波速測(cè)試：由震源產(chǎn)生壓縮波（又稱(chēng)P波）和剪切波（又稱(chēng)S波），經(jīng)過(guò)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(shí)計(jì)算出場(chǎng)地土的波速，進(jìn)而評(píng)價(jià)場(chǎng)地土的工程性質(zhì)。1、測(cè)試儀器和設(shè)備：一套完整的速度檢層法觀測(cè)儀器應(yīng)由四部分組成，即激震源、信號(hào)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(chǎng)地土層剪切波觀測(cè)量常用的是敲擊板激震源。目前用于場(chǎng)地于層

3、剪切波觀測(cè)的拾震器一般均為速度型拾震器有三個(gè)分量，一個(gè)垂直，兩個(gè)水平。2、計(jì)算方法用速度檢層法測(cè)得的剪切波速是鉆孔內(nèi)相鄰二個(gè)測(cè)點(diǎn)中間土層的平均波速。首先從記錄上確認(rèn)剪切波到時(shí)，再根據(jù)激震源的觸發(fā)時(shí)間算出剪切波走時(shí)，然后由鉆孔中測(cè)得深度和孔源距確定波的行程，最后將行程除以走時(shí)即得波速。根據(jù)實(shí)測(cè)的資料，表1給出了不同土類(lèi)的剪切波波速范圍。一般來(lái)說(shuō)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(duì)較高

4、，而沿海地區(qū)則偏低。表1土質(zhì)類(lèi)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(fēng)化巖巖石剪切波速范圍(ms)90~270100~450100~450200~500350~5005003、測(cè)試方法（1）在待測(cè)場(chǎng)地鉆孔，將三分量傳感器放置在鉆孔中，以適當(dāng)方式（氣囊或機(jī)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(zhǎng)條形木板（通常長(zhǎng)約2~4m，寬約0.4~0.5m，厚約0.1m），木

5、板上壓有重物（500kg）。見(jiàn)圖1。圖1現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)程曲線(xiàn)。對(duì)比實(shí)測(cè)的兩種敲擊方式，可以識(shí)別出波形中對(duì)應(yīng)剪切波成份的反相點(diǎn)，即為剪切波傳播時(shí)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(shí)間，進(jìn)而求出土層的波速。三、剪切波速的應(yīng)用1劃分場(chǎng)地土類(lèi)型北海市南森房地產(chǎn)開(kāi)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(shí)共布置20個(gè)鉆孔，在三個(gè)鉆孔中進(jìn)行了剪切波速試驗(yàn)。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(jì)規(guī)范》（GB500112001）中表4.1.3，判定該工程場(chǎng)地土類(lèi)型為中軟場(chǎng)地土。本工程場(chǎng)地覆蓋層厚度約為80.0m，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500112001）中表4.1.6，判定該工程建筑場(chǎng)地類(lèi)別屬Ⅱ

7、類(lèi)。2計(jì)算場(chǎng)地土層的動(dòng)彈性模量北海新長(zhǎng)江商貿(mào)有限公司場(chǎng)地位于外沙西路海運(yùn)船廠北側(cè)北臨大海，用地呈曲尺形，長(zhǎng)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(chǎng)地的詳細(xì)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(dān)該場(chǎng)地的巖土工程勘察工作。本次勘察時(shí)共布設(shè)9個(gè)鉆孔，在3個(gè)孔中進(jìn)行了剪切波速試驗(yàn)。我院利用實(shí)測(cè)的地基土的剪切波速Vs和壓縮波Vp，根據(jù)公式:E=[ρVs2(3Vp24Vs2)]