波速测试在岩土工程勘察中的作用分析闫兵兵--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

波速测试在岩土工程勘察中的作用分析闫兵兵

发表时间：2020/4/30 来源：《基层建设》2020年第1期作者：闫兵兵

[导读] 摘要：波速测试依据弹性理论，对于测定所有种别的岩土体的剪切波以及压缩波或瑞利波波速，据此对岩土体的物理力学性质作出准确的判定，基于此给出合适的场地工程地质评价。

        湖北非金属地质公司湖北省武汉市 430034
        摘要：波速测试依据弹性理论，对于测定所有种别的岩土体的剪切波以及压缩波或瑞利波波速，据此对岩土体的物理力学性质作出准确的判定，基于此给出合适的场地工程地质评价。本文首先对波速测试的要点、方式、资料处理、成果应用依次进行分析，紧接着归纳概括出波速和岩土体形状的规律。
        关键词：弹性波；应用；波速测试；岩土体；岩土工程勘察
        波速测试以弹性理论为指导，通过人工方式使岩土介质内形成不同类型的弹性波，并在岩土体中进行传播，之后由特定仪器接收。对接收获得的波动信号进行分析，以此作为判断岩土体力学特性的依据，对小应变情况下的岩土体进行动力参数计算，以此作为分析待建场地的土地使用质性判断依据。目前可以用于测试波速的方法包括跨孔法、单孔法与面波法，其中，波速测试方法可用于测定岩土体的剪切波波速νS、压缩波波速νP以及瑞利波波速νR。
        1.岩土工程勘察中存在的主要问题
        在当前工程项目建设领域中，岩土工程勘察的主要目的是通过对工程地质学等相关理论的综合应用，引入科学化的勘察方法，在先进测试技术以及测试仪器的指导下，对建筑项目所处场地进行全面调查与分析，以通过对岩土工程勘察成果的综合应用，为工程项目基础设计以及建设施工提供详实且全面的数据资料。由此可见，岩土工程勘察对工程项目建设有着非常重要的意义。但在现阶段岩土工程勘察实践中，仍然存在以下几个方面的问题：①界面划分问题。主要是指对岩土体以及岩石风化程度的界面划分，对地质构造、软弱结构面以及不良地质体所对应地质界面的判定工作；②地质形态问题。主要是指针对不明地下物体、空洞以及分布形态、埋藏深度、埋藏位置的确定工作；③岩土参数问题。主要是指针对难以获取原状岩土样或难以在室内、室外进行实验的岩土层，工作人员难以获取包括承载力以及变形作用力等在内的设计参数；④综合能力问题。主要是指从事岩土工程勘察作业的人员技术水平参差不齐，对岩土工程勘察各个专业室内以及野外原始资料的整理分析与利用水平不足，加之多数技术人员缺乏建筑结构设计方面的专业知识，导致岩土工程勘察工作目的不够明确，所提供资料难以满足工程设计需求。
        2.测试方法
        2.1单孔法
        单孔法是在一个钻孔内进行测试，所测得的波速为地表至测点间地层的平均波速。该方法常用于土层软硬程度变化大或层次较少的地层。测试时可在地面激振，孔底接收，称为下孔法；也可在孔底激振，地面接收，称为上孔法；可沿钻孔向上或向下测试，常采用下孔法自下而上逐点进行测试。测试钻孔应尽量垂直，将声波探头或三分量检波器放至孔内预定深度位置，并与孔壁贴紧。土层剪切波测试常用的振源激发装置是尺寸为2000×300×50mm的木板，木板长度方向的中垂线应对准测试孔中心，与孔口距离宜为1～3m，其上放置大于400kg的重物。当用锤水平敲击木板两端时，木板与地面摩擦而产生水平剪切波，两次相反方向的敲击，可获得极性相反的两组剪切波形。
        2.2跨孔法
        跨孔法是在场地取两个平行钻孔，在一个钻孔不同的深度处设置好振源，在另一个钻孔的相应深度处放置一个检波器，所测得波速为两孔之间的地层传播速度。
        此方法比较适合在均匀土层适用，在多层地层场地条件可应用。振源孔和检波孔应力求平行，当测试孔深超过15m时，应当对各测试孔的倾斜度以及倾斜方位测量，测量的精度应到达0.1°，从而准确地计算不同的深度处钻孔的间距。测试孔平面布置可采用二孔也可以用多边形，也就是一孔激发，多孔接收的方法，从而便于校核。常规的测试每组会采用3个钻孔，同时布置在同一条直线上，取间隔速度值，以排除振源装置、波的传播路径改变等因素的影响。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

钻孔间距应根据测试精度、振源能力、土层均匀性等因素确定。在土层中孔距宜取2～5m；在岩层中孔距宜取8～15m，当土层较厚而均匀，振源能量大时，间距可适当加大。钻孔中测点布置应考虑地层情况，根据地层分布等间隔布置，一般测点垂直间距以1～2m为宜。为降低折射波的干扰，在软硬土层交界处，测点应布置在硬地层中；近地表测点深度应布置在孔口以下0.4倍孔距处。
        2.3地震勘探法
        以地壳中不同岩、矿石之间弹性差异为基础，通过观测和研究地震波在地下的传播特性，探查地质构造和矿产资源。主要用于探查油气田地质构造、煤田盆地，深部构造和区域地壳构造，水、工、环境地球物理调查。很少用于金属矿勘探。该方法高精确度、高分辨率、大穿透深度。
        3.波速测试技术的应用
        3.1工程概况
        某工程位于海积加山前冲积相的平地。该工程的地质地层主要是由粉沙素填土、粉土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、强风化云母片岩由上而下构成。由于该工程项目属于公共事业，因此，该工程的抗震设计必须满足相关要求，所以将采取波束测深法采取波束测深进行场地的卓越周期估算以及施工场地土类别的识别。本工程采用的波速测试法为单孔检层法。
        3.2对工程场地类型、地层类型、卓越周期进行判别
        首先，以该工程建筑抗震的设计规范为依据，进行场地类型的判断。先进行钻孔施工，之后再进行孔的s波波速检测，检测波速分别是204m/s、207m/s，测得对应的覆盖层厚度是29m、30m，由以上这些数据可知，该工程的场地地层类型是中软土，场地类别是2。在进行作业周期判定时，根据相关公式进行场地周期的计算，计算出其卓越周期分别是0.3983s、0.4041s。在进行这两个孔的实地测量时，主要采用的方法是地脉动法，实际测得的卓越周期分别是0.3967s、0.4027s，和上述的根据公式计算出的卓越周期结果相比较，吻合度非常高。由此可见，在进行该工程的场地类型、地层类型以及卓越周期的判定时，采用波速检测技术单孔检层法效果非常好，而且准确度高。
        3.3判别砂性土中的地震液化势
        对沙性土中的地震液化势进行判别时，主要是根据地震的基本烈度，主要对该工程场地深度15m范围内的砂性土地震液化势进行判别。具体的判别过程根据我国的《岩土工程勘察规范》进行确定，并以该标准中的相关公式来进行剪切波速值的计算，若实际测量值大于公式计算值，则该砂性土层便可以判定为不液化。孔深在5~9m范围内的岩性土层主要是粉砂，对应的剪切波实际测量数值是171~177m/s，剪切波速临界值处于116~142m/s之间，因此，孔深5~9m范围内，该砂性土存在部分液化，其余孔深范围内的砂性土不液化。由此得出，在场地深度为15m范围内的粉砂层实际测量剪切波速值低于临界值，因此判定为部分液化土层；而粉土层对应的剪切波数实际测量值和临界值相比较大，因此可以判定为粉土层不是液化土层。
        结语
        综上所述，在进行岩土工程勘察时应用波速检测技术，可实现科学的对场地工程进行评价，由此可知，在岩土工程勘察中采用波速检测技术具有可行性。
        参考文献
        [1]张腾.岩土勘察在岩土工程技术中的应用分析[J].黑龙江科学,2016,7(01):97+101.
        [2]李新剑,廖爱平,杨伟民,周政.浅谈波速检测技术在岩土工程勘察中的应用[J].低碳世界,2016,(17):83-84.
        [3]龙泰成.浅析在岩土工程勘察中综合勘察技术的应用[J].化工管理,2016,(17):154.