地球物理勘探在沈陽(yáng)地鐵勘察工作中的應(yīng)用

趙建洲　尹金香

摘 要： 地球物理勘探是通過(guò)聲波及電法等物理手段對(duì)巖土層進(jìn)行探測(cè)的方法。在工程勘察工作中，可對(duì)鉆探、室內(nèi)試驗(yàn)及原位測(cè)試成果進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)證。常用的地球物理勘察手段包括波速測(cè)試、電阻率測(cè)試、探地雷達(dá)等。本文結(jié)合沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線某站勘察工作，簡(jiǎn)要介紹地球物理勘探方法，分析地球物理勘探數(shù)據(jù)，得出相關(guān)成果，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 地球物理；波速測(cè)試；電阻率測(cè)試；地鐵勘察

0 引言

各巖土層由于其種類、成分、結(jié)構(gòu)的不同而具有不同的物理特性。地球物理勘探是以各巖土層波速及電學(xué)性質(zhì)的差異為基礎(chǔ)，利用儀器觀測(cè)各巖土層的波速及電性，進(jìn)而分析驗(yàn)證各巖土層的層位及物理力學(xué)性質(zhì)，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線南延線工程北起全運(yùn)路站，南至桃仙機(jī)場(chǎng)站。在勘察過(guò)程中，采用了多種勘察手段相結(jié)合的方式，其中地球物理勘探在其中起到重要作用，主要采用了波速測(cè)試及電阻率測(cè)試等方法，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，對(duì)各巖土層的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算。

1工程概況

擬建的沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線某站位于渾南區(qū)智慧三街與創(chuàng)新一路交匯處，該站點(diǎn)中心里程為K29+508m，結(jié)構(gòu)底板設(shè)計(jì)高程約為30.0m，結(jié)構(gòu)底板埋深約為18.0m。車站為地下兩層箱型框架，擬采用明挖法施工。勘察工作中布置了勘探孔33個(gè)，其中在KC-013、KC-030、KX-006三個(gè)鉆孔中進(jìn)行了波速測(cè)試，在KC-022、KX-009兩個(gè)鉆孔中進(jìn)行了電阻率測(cè)試。

2 測(cè)試原理方法

2.1波速測(cè)試

不同巖土層的彈性特征存在差異，可通過(guò)彈性波速等參數(shù)反映出來(lái)。鉆孔剪切波速測(cè)試就是利用這一差異，通過(guò)測(cè)定不同巖土層的剪切波（S波）、壓縮波（P波）的傳播速度，計(jì)算動(dòng)力參數(shù)、場(chǎng)地卓越周期，評(píng)價(jià)場(chǎng)地地震效應(yīng)，確定場(chǎng)地類別，并據(jù)此判定巖土層的工程性質(zhì)，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

本次波速測(cè)試使用XG-I型波速測(cè)試儀，采用單孔法，在地面震源采用叩板正反向激發(fā)，并產(chǎn)生剪切波（S波），孔內(nèi)由檢波器（三分量探頭）接收剪切波，利用剪切波震相差180°的特性來(lái)識(shí)別S波的初至?xí)r間。當(dāng)采集縱波波速時(shí)改用垂直敲擊方式（主要產(chǎn)生縱波）來(lái)接收所產(chǎn)生的縱波。

2.2電阻率測(cè)試

巖土體由于成分、密度、結(jié)構(gòu)等方面的不同，其電性特征也存在差異，這種差異可以通過(guò)電阻率值的大小反映。電法勘探利用這種差異，通過(guò)儀器設(shè)備采集地層的電阻率值，對(duì)地下巖土體進(jìn)行評(píng)價(jià)。

本次電阻率測(cè)試使用DJC-1型多用途電測(cè)儀，采用電測(cè)井法。鉆井中的土層和水有不同的物理性質(zhì)，將電流通入鉆井中形成電場(chǎng)，利用電位儀測(cè)出電場(chǎng)的分布及變化規(guī)律，根據(jù)視電阻率公式計(jì)算出視電視阻率值，利用視電阻率值大小的變化規(guī)律來(lái)分析比較相關(guān)土層或水質(zhì)的物性差異，達(dá)到區(qū)分不同土層的位置、厚度、含水條件等目的。當(dāng)兩點(diǎn)間的大地電阻率比值大于3時(shí)，中間加點(diǎn)直到兩點(diǎn)間大地電阻率比值小于3。

3 測(cè)試結(jié)果及動(dòng)參數(shù)計(jì)算

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2009年版）中土層的各動(dòng)參數(shù)的計(jì)算公式，可以計(jì)算得出各土層的動(dòng)剪切模量、動(dòng)彈性模量及動(dòng)泊松比。

根據(jù)勘察鉆孔劃分的地層厚度和各點(diǎn)測(cè)試的電壓及電流值，可以計(jì)算得出各點(diǎn)的電阻率，根據(jù)土層內(nèi)測(cè)點(diǎn)的電阻率平均值，得出本工點(diǎn)各土層電阻率值。

4 測(cè)試結(jié)果分析應(yīng)用

根據(jù)各土層剪切波速測(cè)試結(jié)果，計(jì)算本場(chǎng)地的等效剪切波速為204m/s，場(chǎng)地覆蓋層厚度大于50m，場(chǎng)地類別為Ⅲ類，為對(duì)建筑抗震一般地段。

根據(jù)場(chǎng)地卓越周期的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算深度取25m，得到本場(chǎng)地的地基土卓越周期為0.466s。

5 結(jié)論

本項(xiàng)目勘察工作中采用的地球物理勘探方法為波速測(cè)試及電阻率測(cè)試，測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了各巖土層的性質(zhì)差異及層位，是對(duì)鉆探、室內(nèi)試驗(yàn)及原位測(cè)試成果的有效補(bǔ)充。

根據(jù)相關(guān)公式，計(jì)算得出了各土層的動(dòng)參數(shù)、等效剪切波速及地基土卓越周期，為場(chǎng)地的抗震類別劃分提供了定量參考。相關(guān)成果可供設(shè)計(jì)單位進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2009年版）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2009.

[2] 遼寧省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳，遼寧省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.《建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》DB21/T 907-2015.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.2015.

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作者簡(jiǎn)介：趙建洲（1986.06.26-），男，工程師，從事巖土工程勘察設(shè)計(jì)工作。

尹金香（1985.02.11-），女，工程師，從事工程地質(zhì)工作。