淺談波速測試在實際工程中的應用

王曉光 寧展望

摘要：簡單的介紹了波動原理和波速測試方法。應用等效剪切波速對實際工程的建筑場地類別進行判定，對巖層完整性進行了評價以及得到了一些巖層的動參數值為巖石特性的研究提供參考價值。

關鍵詞：等效剪切波速 波動原理 完整性 動參數值

1.土體的波動原理

一般計算地震波時，地基被看作粘彈性介質模型比看作完全彈性模型更符合實際。但是因為我們的試驗條件很有限，在測試波速過程中巖土體要被看做彈性介質。

根據直達波原理，土層的剪切波速Vs按式（1）計算

（1）

式中：t1、t2——剪切波有激發點O到相鄰兩測點A、B所需的時間；

r——激發點至鉆孔口的距離。

通過室內測定巖樣的聲波速度，得到巖體完整性指數：

其中： Vp：室外實測得到的各測點聲波速度（m/s）；

Vpr：室內測定的各巖樣聲波速度（m/s）；

通過這兩個公式得到表2中的巖體的完整性指數，依次來評價巖體的完整性。

2.工程概況

某房地產準備在武昌地區建一座商業樓，地上15層，地下3層。經勘查得知此處的地層情況，由上而下分別為：雜填土、粉質粘土夾粉土、細砂（稍密）、細砂（中密）、細砂（密實）、含礫中細砂、強風化泥巖、中風化泥巖、微風化泥巖、微風化砂質泥巖、微風化砂巖。

3.波速測試方法

3.1剪切波的測試方法

剪切波速測試儀器使用RS-1616k（S）型信號檢測分析儀，檢波器使用RSJ-2000A/B三分量檢波器。測試鉆孔時，在距孔口1.5m處設置激振板，并在激振板上面壓重物500kg，沿板縱軸從兩個相反方向水平敲擊板端，使其產生剪切波，將三分量檢波器固定在孔內不同深度處接收剪切波。全部實測曲線和測試時使用的儀器參數都記錄在磁盤上，可保存和回放處理，數據處理在微機上完成。

3.2聲波測試儀器和方法

聲波測井是通過孔中短距離激發并接受超聲波，以測定孔壁附近巖體的聲波速度沿孔深方向的變化情況，進行巖體的完整性判定。本次聲波測井主機采用RS-ST01C型非金屬聲波檢測儀。測試鉆孔時，采用一發兩收探頭，換能器頻率35KHz。

4.測試結果及分析

各測試孔等效剪切波速及覆蓋層厚度以及判定結果見下表1。

表1 各測試孔等效剪切波速及覆蓋層厚度表

本工程一號孔中巖土分析如表2。應用一下的計算公式得到各種巖性的動參數值。

其中：Vp——聲波波速（m/s）；Vs——剪切波波速（m/s）；ρ——巖土密度（g/cm3）；

Ed——動彈性模量（KPa）；Gd——動剪切模量（KPa）；μd——動泊松比。

表2 不同巖性的動參數以及完整性

對比其他孔可知：強風化的泥巖完整性都不好，微風化或中風化的砂巖或泥巖完整性是比較好的。

5.結論

等效剪切波速在工程中對建筑場地類別的判定方面有著重要的作用。通過表2可知，隨鉆孔深度的增加，剪切波速增大趨勢比較明顯，說明地基土的工程性質提高。

對比表1和表2，在相同的深度條件下，土層的平均剪切波速不小于等效剪切波速；計算得到了一些巖層的動參數值，能為以后同類巖層提供參考。

參考文獻：

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