邯鄲地區(qū)場地剪切波速的特征分析

■王幫圓王幫團

（1云南地質(zhì)工程勘察設計研究院云南昆明650041；2中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設計研究院云南昆明650051）

邯鄲地區(qū)場地剪切波速的特征分析

■王幫圓1王幫團2

（1云南地質(zhì)工程勘察設計研究院云南昆明650041；2中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設計研究院云南昆明650051）

按照均勻布點法選取邯鄲地區(qū)30個代表性場地，收集了52個鉆孔的1396組剪切波速實測資料。統(tǒng)計分析了剪切波速在70m深度內(nèi)的分布范圍及其變化規(guī)律。采用①Vs=a+bH、②Vs=a+bH+cH2及③Vs=aHb三種模型對剪切波速隨深度的變化規(guī)律進行回歸分析,得到三種模型的相關系數(shù)，并計算了擬合優(yōu)度R2。對比分析得出邯鄲地區(qū)剪切波速隨深度的變化規(guī)律采用模型②Vs=a+bH+cH2擬合取得了良好效果。對工程實踐中土層剪切波速的求取具有重要的參考和利用價值。

邯鄲市 剪切波速 回歸分析 擬合關系式

剪切波速是場地土的一個重要動力學參數(shù)，是工程建設中評價地基土類別、判定土體物理力學指標、場地土液化及重要依據(jù)之一[1-5]。文章研究了邯鄲地區(qū)34個場地66個鉆孔的剪切波速，統(tǒng)計回歸分析得到不同場地剪切波速隨深度變化的模型關系式，為鄰近場地剪切波速的獲取提供了重要的指導作用。

1　研究區(qū)巖土工程地質(zhì)條件

邯鄲地處太行山余脈東麓與華北沖、洪積平原的過度地帶。地勢整體東高西低，呈階梯狀下降，逐次表現(xiàn)為山地、丘陵與平原，高差懸殊，海拔最高1898.7m，最低32.7m，相對高差1866m,總坡降為11.8‰。中部被北東走向的邯鄲大斷裂劃分成兩類地質(zhì)結構。東側主要是沖洪積形成的平原區(qū)，地勢較平坦。但滏陽河在長期的河流作用過程中，多次改道，河水泛濫頻繁，使得本區(qū)的沉積物呈現(xiàn)交錯分布；西則以洪積平原為主，該處位于邯鄲大斷裂之上盤，所受剝蝕作用明顯，微地貌差異性變化較大，多見垅崗、沖溝分布，地勢大平小不平[6]。

研究區(qū)位于丘陵區(qū)與平原區(qū)的過渡地帶。西部主要表現(xiàn)為丘陵地貌，而東部則表現(xiàn)為平原地貌。邯鄲地區(qū)地層發(fā)育比較齊全，除志留系和泥盆系外，太古界至新生界皆有出露。西部山區(qū)底部為太古界結晶基底，其上長城系至下三疊系為廣闊的海相沉積及海陸相交互沉積，厚度不大且較穩(wěn)定；東部為第四系覆蓋區(qū)，第四系沉積厚度較大，可達上千米，具有內(nèi)陸斷陷盆地的沉積特征。土層結構較簡單，包括粉質(zhì)粘土、粘土、粉土、砂性土及卵石等地層。

2　剪切波速測試

據(jù)波動理論可知，

剪切波速度

縱波速度

模量等參數(shù)用以下公式表示

式中Vs和Vp分別為剪切波速度和縱波速度；G為剪切模量；λ為拉梅常數(shù)；ρ為質(zhì)量密度；E為楊氏模量；υ為泊松比。因此，通過測量土層波速，利用以上公式變可以求出微應變下土的模量和泊松比等參數(shù)。

土層波速測定有反射波法、折射波法、表面波法、單孔檢層法及跨孔檢層法等多種方法。研究的52個鉆孔的剪切波速采用單孔層檢法測定，這種方法簡單易行，又能節(jié)省工程投資、人力和物力。其基本原理是在地面激發(fā)震源，并由激發(fā)點的檢波器和孔內(nèi)波動信號接收點的檢波器同時接收震源信號，計算出兩個拾振器接收到信號的時差，再據(jù)震源與拾振器間的距離，便可得出振動波在地層中傳播的平均速度。

3　土層剪切波速的統(tǒng)計與回歸分析

3.1剪切波速的分布范圍

通過對邯鄲地區(qū)52個鉆孔1396組剪切波速資料進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)邯鄲地區(qū)剪切波速隨深度的變化極具有規(guī)律性。當土層埋深在10m以內(nèi)，剪切波速值主要在100～200m/s；當土層埋深在10～20m，剪切波速值主要在150～300m/s；當土層埋深在20～30m，剪切波速值主要在250～400m/s；當土層埋深在30～40m，剪切波速值主要在300～450m/s；當土層埋深在40～50m，剪切波速值主要在350～500m/s；當土層埋深在 50～60m，剪切波速值主要在450～550m/s；當土層埋深在 60m～70m，剪切波速值主要在500～650m/s。

4　結語

通過對邯鄲地區(qū)30個場地52個鉆孔剪切波速值的統(tǒng)計分析，得到邯鄲地區(qū)剪切波速在70m深度范圍內(nèi)的特征如下：

（1）邯鄲地區(qū)土層剪切波速值均沿深度的增加而增大。

（2）一定深度范圍內(nèi)剪切波速值離散性有加大趨勢。

（3）土層剪切波速隨深度變化三種模型的擬合效果：模型②優(yōu)于模型①，模型①優(yōu)于模型③。

（4）邯鄲地區(qū)土層剪切波速隨深度變化采用模型②能取得良好效果，對該地區(qū)剪切波速的求取和工程實踐具有重要的指導作用。

[1]GB50011 2010,建筑抗震設計規(guī)范 [S].

[2]朱菲菲,胡志東,楊曉燕.單孔法波速測試技術相關性因素分析及其在巖土工程勘察中的應用 [J].土工基礎,2012,26(6):117 121.

[3]程國勇,王建華.應用剪切波速判別沙土液化的研究綜述 [J].世界地震工程, 2004,20(1):112 116.

[4]汪聞韶.剪切波速在評估地基飽和砂層地震液化可能性中的應用 [J].巖土工程學報,2001,23(6):655 658.

[5]蘭景巖,薄景山,呂悅軍.剪切波速對設計反應譜的影響研究 [J].震災防御技術, 2007,2(1):19 24.

TU435[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-478-1