剪切波測試技術在高層建筑地基勘察中的應用分析

李冬梅

摘 要：地基勘察是高層建筑建設過程中一個極其重要的環節，尤其當前社會發展迅速，人們對地基勘察技術要求越來越高。波速測試技術經多年的發展日漸成熟，憑借其準確、快速、簡捷等優點被廣泛應用在工程建設之中。本文闡述了單孔法測試剪切波的原理與方法，并結合具體工程實例對剪切波測試技術的應用進行探討，以期為剪切波技術在高層建筑地基勘察中的應用提供參考。

關鍵詞：剪切波測試技術；高層建筑；地基勘察；應用；分析

地基勘察中縱波速度受土中含水量的影響較大，干擾土動力特性的勘測準確性，因此常對土的剪切波速進行測量，其中單孔法是較為常用的方法，受到多數工程技術人員的青睞，被廣泛應用在石油、路橋、礦井、水利水電以及民用建筑工程的地基勘察工作中；并且其獲得的較為精準的測量結果，為后期工程施工的順利進行奠定了堅實的基礎。鑒于此種情況本文將重點探討單孔法波速測試的相關知識。

1 波速測試的優點

波速測試能測量瑞雷面波、剪切波以及壓縮波在巖體中的傳播速度，減少室內測量時出現的誤差，尤其在場地土類型和建筑場地類別確定上具有較大優勢，而且能從中獲得土層軟硬程度、固結特性以及土層厚度等重要參數。同時還可對動彈性模量、動剪切模量等工程動力學參數進行計算，為工程建設提供有力的理論依據。剪切波測試的方法包括面波法、跨孔法以及單孔法等，其中單孔法比較常用。

2 單孔法測試原理及步驟

單孔測試原理與步驟是測試工作得以順利進展的理論基礎，因此有必要對其進行詳細的說明，使技術人員明白測試過程中應注意的問題，以提高測試結果的準確性。

2.1 單孔法測試原理

單孔法測試的原理為：在地面上通過激發波發生裝置使其放射出彈性波，而安裝在孔內的檢波器負責彈性波的接收，不過其接收的波只是橫波的水平分量，鑒于橫波的水平分量和橫波的傳播速度相等，因此測量時常用測得的橫波分量速度代替橫波的傳播速度。另外利用下列公式便可計算出剪切波的傳播速度VS。

2.2 測試步驟

單孔法測試主要包括放置儀器、布置測點、激振以及接收三個環節，其中放置儀器的具體操作為：將三分量檢波儀器置于預定深度的孔內，并使其緊貼孔壁固定牢固；布置測點時需充分考慮土層具體情況，要求垂直方向上測點之間相距保持在1～3m范圍。當遇到土層變化時應適當增加測點密度；激振常采用地震方式進行，即將一厚度適中的木板設置在和孔口相距1～3m的位置，接著使用大錘對木板的兩端進行錘擊，以產生反向和正向兩個方向的剪切波；在鉆孔合適深度處利用三分量檢波器，接收正反兩個方向的剪切波，并對波形的可判讀以及完整性進行檢查和記錄。

3 具體工程實例

3.1 工程概況介紹

3.2 剪切波測試操作

在充分分析該建筑工程設計要求的基礎上，擬采用單孔法進行波速測試。使用的器材包括記錄儀、出發器、井下檢波器、振源等。具體測試步驟為：在地面上與鉆孔距離1m左右的位置處安裝帶有觸發器的木板，使用18磅鐵錘分別錘擊木板兩端產生縱波，安裝在鉆孔壁的三分量檢波器接收來自地面上的振動信號，經測量放大器將信號放大，進行一系列操作處理后儲存在專門的硬盤上，最后借助計算機對獲得的數據進行處理和分析。在該工程中對6個鉆孔進行了波速測試。

3.3 確定場地覆蓋層厚度

確定場地覆蓋層厚度時應參考《建筑抗震設計規范》相關規定，即需依據剪切波速超過500m/s堅硬土或土層頂面至地面的距離。該工程中測孔深度均達到了20m，但并未提及剪切波速是否超過500m/s，為此對工程周圍巖土勘察資料進行充分分析，在總結經驗的基礎上，最后得出該場地覆蓋層的厚度超過65m的結論。

3.4 確定場地土類型和場地類別

3.5 計算卓越頻率與周期

目前工程建設時非常注重防震設計，為此需要充分了解建筑工程場地的卓越周期和頻率，進而采取有效的措施提升建筑工程防震性能。在該建筑工程中對場地卓越頻率和周期的計算通常運用下列經驗公式：

根據公式可計算出不同測試孔的卓越頻率和周期，該工程不同測試孔的卓越頻率和周期具體數據如表2所示：

4 總 結

目前，高層建筑建設時為保證地基質量需采取有效方法對工程的地基進行勘察，而單孔法測試剪切波法具有操作方便、簡單、快速等優點，因此在高層建筑地基勘察中應用較為廣泛。為此勘察單位應結合工程設計目標要求，利用剪切波測試技術對工程場地的卓越頻率與周期、覆蓋層厚度、場地類別、場地土類型，并嚴格按照測量規范標準進行測量，以保證測量數據的準確性，為高層建筑的后期施工奠定堅實的基礎。

參考文獻

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