土層剪切波原位測試實例

土層剪切波原位測試實例分析以實例說明土層剪切波原位測試技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用及成果分析。文章由工程概況、測試技術(shù)與方法、成果分析、結(jié)語等構(gòu)成。1工程概況圖1剪切波測孔編號及相對位置京唐港3000萬噸煤炭泊位（32#~34#）工程生產(chǎn)管理中心位于唐山市海港開發(fā)區(qū)，擬建綜合辦公樓（9層）和培訓(xùn)中心（圖1剪切波測孔編號及相對位置勘察深度內(nèi)所涉及的土層均為第四系地層，巖性為素填土、粉細(xì)砂、細(xì)砂、粉質(zhì)粘土、粉土、淤泥質(zhì)粘土、粘土等。根據(jù)任務(wù)要求，需對該管理中心工程K4(孔深35m)、K12(孔深40m)、K13(孔深40m)等3個鉆孔進(jìn)行剪切波測試，其相對位置及編號見圖1。xdixdidi+1titi+1圖2單孔檢層法測試示意圖實測采用單孔檢層的地表激發(fā)孔中接收法。使用叩板震源并雙向激發(fā)，以產(chǎn)生剪切波，利用剪切波震相差180°的特性來識別剪切波的初至?xí)r間。測試時距孔口3m處平放置叩板，并用重物壓實，自下而上逐點測試剪切波旅行時，測點距1.0m。圖2為單孔檢層法測試示意圖。單孔檢層法測試彈性波時，由于震源板離孔口尚有一定距離，所以計算測段內(nèi)地層波速時需將彈性波非縱測線旅行時校正為縱測線旅行時，按式⑴進(jìn)行計算：（1）式中，t’為縱測線旅行時，s；t為非縱測線旅行時，s；d為測點孔深，m；x為震源板距孔口的距離，m。由校正后的縱測線旅行時繪制時距曲線，按其分段斜率求得各測試地層的剪切波速度。3成果分析3.1剪切波速和動剪切模量根據(jù)上述計算所得各測試段剪切波速按照下述原則求取土層平均剪切波速值：①對厚層土，取其土層范圍內(nèi)測得的有效數(shù)據(jù)之均值作為該土層的平均剪切波速；②對于現(xiàn)場未測得有效數(shù)據(jù)的薄層土，利用實測數(shù)據(jù)及上下土層的平均剪切波速，加權(quán)后求得其剪切波速。各測試孔土層平均剪切波速和動剪切模量成果見表1。由土層剪切波速成果，按式⑵計算其動剪切模量：（2）式中，Gd為動剪切模量，MPa；Vs為土層平均剪切波速，m/s；ρ為土層天然密度，g/cm3，由現(xiàn)場原狀土樣通過室內(nèi)試驗取得。攝表睛1裂糟女您者各測試孔扶剪切波速監(jiān)及動剪切筍模量成果塘表招鉆孔編號憲孔口標(biāo)高最/m蕩土層名稱弊土層標(biāo)高鉆/m賊地層編號理平均剪切穴波速嶄/濃（貿(mào)m/s康）紹動剪切模預(yù)量升/MPa婚備注否K4圣1.18墊粉細(xì)砂面0.38米~-8.作22考①晝1牲171紅58.0關(guān)

詢細(xì)砂著-8.2皮2~-1籃2.27市①隙2閱195丹76.0牽

餡粉質(zhì)粘土駕-12.晴27~-薦14.0漁7屬②杜1壘221民92.9鵝

剪粉土步-14.雁07~-幻14.7兆2縣

皮204基80.8師

鞭淤泥質(zhì)粘苦土肅-14.第72~-臺15.8蘋2武

濟(jì)217屆77.8夫

兵粘土潛-15.途82~-京17.3恥2香②犬2扇205浙83.4尊

醋粉土掩-17.凡32~-鞭18.8倡7己②研4明221興95.8暖

墊粉砂您-18.侵87~-澤19.5麻2啞

育211脆92.7麻

使粉質(zhì)粘土洲-19.錄52~-梳22.4邊2杠②填3轟222憲98.3叢

緒細(xì)砂鵲-22.厘42~-恥25.0婆2守③唯249拖125.三0貫

告粉土既-25.轟02~-蹤27.4泄2挽

美231腿107.后1辟

重細(xì)砂庫-27.敲42~-樓31.7頌2笛③禿222收99.3藥

休粘土位-31.顯72~-孕32.5薦2妹

耳293肚166.碰7姥

紐細(xì)砂尋-32.旦52~-啞33.8勺2蟻③摩298軟179.乒0睡

靠

擇K12打0.07藥細(xì)砂有-6.3眠3~-1席1.73粉①矮2關(guān)194塵75.5膏該孔貿(mào)標(biāo)高語0m仰～愿-6.3夢3m膏嚴(yán)重縮孔劃，未能測鞠試屆粉質(zhì)粘土耽-11.秤73~-釘13.4累3豐②數(shù)1墾217談94.8蕩粉土攔-13.嫌43~-綁14.7紡3竿

善195貪75.0寬粘土吳-14.啟73~-案15.2憤8叨②抗2波191徑65.4順粉砂枕-15.遠(yuǎn)28~-榴16.3膜3止

磚193始75.0某粘土跳-16.蕩33~-龍16.9嗚3耽②蓋2株191批65.4諷粉質(zhì)粘土江-16.五93~-檔18.9睛3莖②氏3晃155螞52.7甩細(xì)砂鑰-18.衣93~-般20.6牙3會③好220陰99.3凈粉土皮-20.要63~-逢22.4儀3庫

句254跪131.虹7園細(xì)砂冊-22.椒43~-疑25.7禍3兄③患251犬127.友0走粉質(zhì)粘土罩-25.縱73~-具26.9童3桂

鈴246漫122.幕4組細(xì)砂辟-26.維93~-含31.6賭3崗③繡233鐘109.刺4橡粉質(zhì)粘土骨-31.逐63~-歸32.6寄3誘

駁268恥143.黑8談細(xì)砂蔑-32.趟63~-嚷38.9檢3豈③樹259使135.醉2謝

生K13壇1.0欠粉細(xì)砂告0~-8攝.00讀①臥1娛178鐵62.8咱

登細(xì)砂逮-8.0它0~-1繡2.80隆①桌2言188聰70.0健

刺粉土大-12.東80~-于15.0鍋0滴

伙193寨73.1峽

催粉質(zhì)粘土罩-15.震00~-張19.3母0針②溫3系184滾67.5滔

腔細(xì)砂雀-19.睬30~-艇27.9崗0頂③獵259辱135.鞭2呈

軟粉質(zhì)粘土蘋-27.狡90~-盟28.3乒5牙

見250夸123.四3從

摔細(xì)砂逼-28.次35~-育28.8們0看③衣248景123.意9狂

侵粉質(zhì)粘土地-28.貨80~-搞29.1拖5稈

疫253譯126.辣3窯

卵細(xì)砂夸-29.戚15~-捐31.7撐0猛③助260健136.雅2緩

遇粘土瞧-31.搞70~-至32.8行0麻

攝255另123.涼0壞

師細(xì)砂蓋-32.揀80~-訪39.0渴0歷③尾257肢133.保1稼

紅整個勘察維區(qū)地層平樓均動剪切僵模量的確幅定：取各課測試孔中伸相應(yīng)土層拖的剪切波勵速平均值滑作為地層莫的平均剪構(gòu)切波速。糖應(yīng)用餡式仁⑵療即可計算穩(wěn)該地層的呼平均動剪享切模量。筑具體成果少詳見表驚2趨。肅由表牌1貼和表搏2逗知：該場貴地測試深須度范圍內(nèi)稀土層剪切尿波速一般勉為矮155敬～斯298m牲/s吹，動剪切漢模量一般糠為傻52.7尤～誤179.與0MPa穗；相應(yīng)地纏層的總體瞧平均剪切者波速和總蛋體平均動放剪切模量史范圍值分佩別為飛174床～跨250m杏/s災(zāi)、擋60.1曲～表125.筒9MPa懇，且地層謝編號毫為無①冷1痛的粉細(xì)砂冊層動剪切橡參數(shù)最低近，而地硬層編號娘為亂③爐的細(xì)砂層鍛動剪切參與數(shù)最高。司表胳2盆服破罪腫地層平均料剪切波速權(quán)及動剪切燕模量成果臨表獨地層編號蘭土層雁名稱命土層標(biāo)高搜/m亮土層厚度摩/m刪土的天然脅重度足/(kN戶/m爪3輛)增件數(shù)柜/映件忽平均剪切脅波速三/(m/次s)登動剪切模蛾量亭/MPa敵①另1垮粉細(xì)砂墨0.38亂~-12宿.80混4.80艱~8.6讓6家19.4爐5杰2夢174質(zhì)60.1叼①隱2鄉(xiāng)細(xì)砂桌-6.3豈3~-1貢2.27寄4.05膝~5.4友0曠19.6給7裙3炕192登73.7訊②尾1顫粉質(zhì)粘土堂-12.針27~-逢14.0拾7喜1.80找18.6苗4低2獸219熔91.2鬼②途2戴粘土蝶-15.落82~-特17.3積2建1.50乖19.4暮5爭3釣195序75.5吉②儲3藍(lán)粉質(zhì)粘土嬌-15.潑00~-勝22.4蛾2高2.90權(quán)~4.3體0貢19.5瀉5懸3城187娛69.7宿②辮4鋤粉土炊-17.寬32~-沿18.8瞞7厚1.55撤19.2超2漿1玉221掙95.8姑③膚細(xì)砂些-19.帥30~-奧39.0粘0嘉0.45惡~8.6貫0眼19.7蕩5編11池250倆125.繼9袋注：表中提土層標(biāo)高覆范圍為參榮與統(tǒng)計計跡算的相應(yīng)櫻地層所出糧現(xiàn)的最小壞層頂標(biāo)高腔和最大層森底標(biāo)高；筒土層厚度州為參與統(tǒng)飛計計算的牢地層厚度釀范圍值。企3.2顆恥場地類別耕判定擱按照文嶼獻(xiàn)坐⑴半，建筑場悔地類別應(yīng)把根據(jù)土層喚等效剪切旱波速和場濾地覆蓋層換厚度劃分濟(jì)，具體分蠶類標(biāo)準(zhǔn)詳仔見表俘3背。覽表裳3島尤鏈宰押掌建筑場地千類別判定唇標(biāo)準(zhǔn)謹(jǐn)?shù)刃Ъ羟袆┎ㄋ僬?(m/礙s)駛覆蓋層厚閑度喪/m絡(luò)Ⅰ份類場地蝶Ⅱ坑類場地宗Ⅲ倍類場地仙Ⅳ涌類場地記V斬se鄙＞膀500尊0渠

糧

辱

立50尿0業(yè)≥斥V上se旺＞死250坑＜頭5辟≥燃5桌

訪

亦25志0瓣≥仰V斜se貓＞陡140寺＜緊3賺3習(xí)～猛50閥＞御50焰

寇V絮se舊＜皇140戴＜劈3茄3晝～但15樹1禁5具～安80章＞矛80特表價3杰中用于建殃筑場地類門別劃分的現(xiàn)土層等效誰剪切波速蛾，應(yīng)由列式亮⑶槽求得。（3）蹄式中，麥V謊se襖為土層等蝶效剪切波盛速度，歌m/s找；雪d健0授為計算深溝度，銳m身，取覆蓋梁層厚度和患20m紙二者的較冶小值；綠t仿為剪切波螺在地面至膊計算深度準(zhǔn)之間的垂瓶直傳播時纏間，端s羅；維d巴i橋為計算深句度范圍內(nèi)創(chuàng)第劫i項土層的厚幟度，何m體；喜V患si慶為計算深均度范圍內(nèi)阻第吹i嫂土層的剪麗切波速度瞧，抗m/s宮；慕n缺為計算深咱度范圍內(nèi)欲土層的分蠻層數(shù)。瓜由實測剪運切波速成聞果叫(斃見表伐1)怕，按照浩式禮⑶敬和近式題⑷始計算得出腰：幟k4籃、容k12屬、強k13辭鉆孔埋深映20m貼范圍內(nèi)等漂效剪切波腦速分別為鳥192m獨/s誦、柱191m姐/s憐、戶186m規(guī)/s拖，取建筑壞場地覆蓋礎(chǔ)層厚度大舊于弟50m劉，對比表肉3費判定該建煤筑場地類脂別浸為貪Ⅲ得類。數(shù)3.3彼地基土液瀉化判別必按照文獻(xiàn)義[2]暮，可用剪脅切波速判父別地面下揉15m忍范圍內(nèi)飽凍和砂土和烏粉土的地圖震液化，椅即按公式雪（犁4驅(qū)）將計算地層勁的臨界剪瞇切波速義(舌Vscr爺)掙，當(dāng)實測儀地層剪切照波速小于梳Vscr巡時該地層嘆被判為液爛化，否則沙為不液化獻(xiàn)。（4）拾式中，拿V辣scr瓶為飽和砂飲土或粉土稈液化剪切凳波速臨界跟值，汽m/s丹；已V型s0蒸為與烈度劃、土類有抱關(guān)的經(jīng)謎驗系數(shù)。勉本區(qū)地震仗烈度為惹7敏度，地基懶土為砂土獻(xiàn)時取葵65(m堡/s)仆，地基土謎為粉土?xí)r凝取橋45(m屬/s)門；拿d飾s復(fù)為剪切波址速測點深振度，沈m胡；育d促w熔為地下水茄深度，各m旦；減ρ授c言為粘粒含挖量百分率依，當(dāng)小于壁3鞋或為砂土待時，應(yīng)采未用飽3象；腎計算結(jié)果艱表明，在僻土層標(biāo)高爽-6.3遙3~-1注2.27件(m)笑范圍內(nèi)，軍地層編號扮為槽①碰2束的細(xì)砂層菌實測劑V凈s漢＜看V掛scr于，即判定極為液化層痰。換3.4依場地卓越心周期求取鳥當(dāng)建筑場嗎地未進(jìn)行觀常時微動眾測試時，獸可按場地穩(wěn)土層實測濤剪切波速叉近似求取浙卓越周期散，一般采咳用加權(quán)平丘均波速法房（見式（舌5鍵））和子夜層周期求螞和法（見氧式（唐7糊））求取脖。禍（碑5違）；撥（培6甘）驢式中，辛T悟g1趴、芹T鼓g2羊為場地卓據(jù)越周期，毛s月；齡V蛋si受為第壓i閃層土的剪蜓切波速，喇m/s擦；割d壞i廚為第隨i列層的土層綢厚度，禁m徒；沖n宣為土層數(shù)義；容；束。負(fù)有關(guān)資料幻的統(tǒng)計計選算結(jié)果表報明：加權(quán)毫平均波速輸法推算的洽場地卓越透周期一般潮比真值小桿20%腔左右，而姨子層周期郊求和法推阻算的結(jié)果槍則偏大，奸約比真值曬大朋20%挑左右。所搖以對二者穴進(jìn)行平均肺計算較接底近場地卓頂越周期真易值。盡管幸這兩種簡徒單易行的池推定方法稠的計算結(jié)議果都與場饞地卓越周異期真值存桐在一定誤妥差，但研際究發(fā)現(xiàn)，自當(dāng)建筑場帖地地層不蝶存在軟弱題夾層時，殺對于工業(yè)急與民用建利筑來說，殖其推算結(jié)網(wǎng)果的精度勁已經(jīng)足夠說了，這也炒是我國應(yīng)適用此法計益算場地卓離越周期較積廣的原因育之一?；锔鶕?jù)典K4(盞孔深船35m)涌、回K12(炊孔深逮40m)藏、安K13(北孔深碌40m)樹實測結(jié)果逮，由此估待算場地卓損越周期見矛表救4昏。密表酒4岔邁較侍友齡場地卓越魔周期估算蠻成果表疲鉆孔編號以土層標(biāo)高脈/m灣場地卓越趟周期艦T尖g往(塑s)也加權(quán)平均覆波速法敏T親g1秀子層周期兆求和法蹈T息g2違平均值拿[(丟T百g1光+哭T肝g2散)/2]宏K4顛0.38魚~-33次.82資0.64呢0.66袋0.65罵K12脈-6.3儀3~-3貪8.93榆0.58蜘0.60早0.59著K13協(xié)0~-3跪9.00么0.70杠0.73覆0.71財5厭4烈結(jié)語庭彈性波在多巖土層中豆的傳播速撥度是反映碑巖土體的似動力特性同的一項重路要參數(shù)，砍根據(jù)實測珠巖土體的星彈性波速愧，能為抗嶺震設(shè)計提拖供巖土體珍的動力參路數(shù)、劃分括建筑場地用類別、評筑價地震效撥應(yīng)、進(jìn)行伍場地地震笨反應(yīng)分析擾和地震破莖壞潛勢分糞析等。犯波速測試鬼作為淺層徹地球物理姐勘探的原鉗位測試技斯術(shù)，具有鋪簡便、快哲速、經(jīng)濟(jì)扛、準(zhǔn)確、洞分辨率高襪、應(yīng)用范屋圍廣等優(yōu)駱點，受到蕉工程技術(shù)偷人員的青身睞和使用密。我們相店信隨著電儉子技術(shù)、貫信號分析軍、數(shù)據(jù)處錄理等手段遷的廣泛運丑用，必將哈為工程設(shè)皮計、施工鋒、監(jiān)測等貼諸方面提嶺供更多的雕參數(shù)和可漁靠的設(shè)計誰依據(jù)。孫參考文獻(xiàn)午：六[1]堆GB50妙01慌1拆—甘2001踩,猛建筑抗震渴設(shè)計規(guī)桂范拜[S].土[2]潮GB50積02汪1鐵—哭2001波,慘巖土工程迫勘察規(guī)友范偵[S].來[3]錫王鍾維琦洞,磁等筐.個地震區(qū)工否程選址手丟冊勢[M]海.敞北憶京食:瓦中國建筑域工業(yè)出版殖