研究生公開發(fā)表論文推薦期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》是由湖北省環(huán)境保護(hù)局和湖北省環(huán)境科學(xué)研究院共同主辦的學(xué)術(shù)和技術(shù)類刊物，中文核心期刊，中國科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊，中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫來源期刊和中國學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫來源期刊。刊登環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)研究的科研成果。
　　[摘要]在巖土工程勘察中，需對(duì)場地類型土及砂土液化性進(jìn)行判別本文結(jié)合工程實(shí)例，通過波速測(cè)試，對(duì)場地類型土及砂土液化性進(jìn)進(jìn)一步說明波速測(cè)試是工程地質(zhì)勘察中一種快速、經(jīng)濟(jì)、有效的原位測(cè)試方法。

　　[關(guān)鍵詞]波速測(cè)試,巖土工程,勘察

　　0引言

　　一般情況下，不同巖土層的彈性特征存在差異，可通過彈性波速等參數(shù)反映出來，鉆孔剪切波速測(cè)試就是利用這差異，通過測(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)、場地草越周期，評(píng)價(jià)場地地震效應(yīng)，確定場地類別，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)。

　　本文對(duì)場地的波速試驗(yàn)進(jìn)行了壓縮波與剪切波波速測(cè)試，根據(jù)波速測(cè)試結(jié)果，計(jì)算土層的等效剪切波速計(jì)算地基上的動(dòng)彈性模量、動(dòng)剪切模量、動(dòng)泊松比，計(jì)算場地草越周期等，為波速試驗(yàn)在巖上工程勘察的推廣應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。

　　1波速基本原理及工作方法

　　1.1基本原理

　　波速(瑞雷波速)和反射波法、折射波法基本一樣，他們都是利用彈性波場特征來進(jìn)行勘探，但是波速波場特征和體波之間有很大的區(qū)別。在相同的介質(zhì)中，波速最慢，橫波次之，縱波波速是最快的。拉夫波在層狀介質(zhì)中，是由P波與SH波(水平方向S波)干涉而形成的，而瑞利波是由P波與SV波(垂直方向S波)干涉而形成，而且R波的能量主要在介質(zhì)自由表面附近集中著，其能量的衰減與r-1/2成正比，因此比體波(P、S波∝r-1)的衰減要慢得多。介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡在傳播過程中，呈現(xiàn)-橢圓的極化，長軸和地面呈現(xiàn)垂直的狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，在傳播的過程中以波前面約為一個(gè)高度為λR(R波長)的圓柱體向外擴(kuò)散。波速勘探在測(cè)點(diǎn)上逐點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，通過按照測(cè)網(wǎng)的布置，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)根據(jù)勘探深度和地質(zhì)任務(wù)的要求，利用頻散曲線的速度進(jìn)行計(jì)算、分層有關(guān)參數(shù)等，測(cè)得一條頻散曲線，從而達(dá)到巖土工程勘察的目的。

　　1.2基本工作方法

　　在外業(yè)工作正式開展之前，首先把排列試驗(yàn)工作在測(cè)區(qū)平坦地帶上展開，進(jìn)行現(xiàn)場干擾波調(diào)查，對(duì)地層的各種地震波列信號(hào)特征進(jìn)行識(shí)別，確定測(cè)試方法的參數(shù)及觀測(cè)系統(tǒng)。在實(shí)測(cè)工作中，一般在勘探點(diǎn)的兩側(cè)埋置對(duì)稱的檢波器，應(yīng)在同一條直線上布置檢波器和震源點(diǎn)，并在排列兩側(cè)激振。

　　2波速測(cè)試在巖土工程中的應(yīng)用

　　2.1巖塊波速室內(nèi)測(cè)試

　　室內(nèi)巖塊聲波測(cè)試?yán)塾?jì)25組(主頻為25kHz)，各巖塊取白微新無卸荷巖體。測(cè)試結(jié)果表明，角礫熔巖波速最低，平均值為4272m/s其他四種巖性巖塊聲速均值均在5OOOm/s以上，范圍為5132～5744m/s之問。

　　取鉆孔鉆取的柱狀節(jié)理玄武巖、隱晶質(zhì)玄武巖、斜斑玄武巖、角礫熔巖和杏仁狀玄武巖巖芯120組，應(yīng)用平面聲波換能器(主頻為lOkHz)測(cè)試其波速，選取的巖芯對(duì)應(yīng)孔壁巖體為新鮮完整，巖芯長度一般大于20cm。實(shí)測(cè)巖芯波速均值范圍為3501～3940m/s。根據(jù)鉆孔聲波測(cè)井成果，各巖芯對(duì)應(yīng)孔壁巖體聲速范圍為48797～5504m/s。相應(yīng)比原位孔壁巖體，巖芯波速平均低25%～35%。

　　2.2剪切波測(cè)試操作

　　在充分分析該建筑工程設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，擬采用單孔法進(jìn)行波速測(cè)試$使用的器材包括記錄儀、出發(fā)器、井下檢波器、振源等。具體測(cè)試步驟為：在地面上與鉆孔距離12左右的位置處安裝帶有觸發(fā)器的木板，使用18磅鐵錘分別錘擊木板兩端產(chǎn)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(dòng)信號(hào)，經(jīng)測(cè)量放大器將信號(hào)放大，進(jìn)行一系列操作處理后儲(chǔ)存在專門的硬盤上，最后借助計(jì)算機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，在該工程中對(duì)6個(gè)鉆孔進(jìn)行了波速測(cè)試。

　　2.3波速及圍壓

　　隨加載時(shí)間變化特征圍壓隨加載時(shí)間變化曲線呈三角波形，波速隨加載時(shí)間變化特征與圍壓隨時(shí)間變化具有較好同步性，其形態(tài)呈近似三角波形，波峰和波谷與應(yīng)力曲線呈一一對(duì)應(yīng)。從圖上看，波速隨時(shí)間變化曲線在形態(tài)上也具有一些獨(dú)特的特征，試樣經(jīng)過一次加荷和卸荷之后，盡管試樣應(yīng)力值回落到0，但試樣的波速卻未能降至第一次加載的初始波速，而是維持在一個(gè)比起始波速稍大的值上，反復(fù)加卸荷過程中，該值不變。單獨(dú)一次加載或卸載過程中，試樣的波速曲線呈三段，即起始緩坡段、中部陸坡段和尾部緩坡段，一次加卸荷的兩段曲線組合呈塔狀，表明試樣在加卸載初期和后期波速變化幅度相對(duì)較小，而加卸載中期試樣的波速變化幅度相對(duì)較大。

　　2.4不同方向固結(jié)灌漿效果評(píng)價(jià)

　　受場地條件限制，地震波測(cè)試結(jié)果離散性較大。采用單孔聲波測(cè)試和跨孔聲波測(cè)試結(jié)果分別對(duì)豎直向和水平向的加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖1為由單孔及跨孔測(cè)試獲得的波速提高率隨深度變化曲線。圖中2.5m處為強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化的分界線。在2.5以上單孔聲波測(cè)試所得的波速提高率大于跨孔聲波測(cè)試，而在2.5m以下則出現(xiàn)相反結(jié)果。這表明試驗(yàn)區(qū)強(qiáng)風(fēng)化巖體的豎直向的固結(jié)灌漿效果要好于水平向，而中風(fēng)化巖體則相反。這是由巖體結(jié)構(gòu)面的方向性引起的。強(qiáng)風(fēng)化層中巖體連通性比較好，漿液在壓力及重力作用下易于垂直下滲，因而垂向加固效果較好。而在中風(fēng)化層中，受結(jié)構(gòu)體的阻隔，漿液垂直下滲受阻而更傾向于流入緩傾的結(jié)構(gòu)面間隙中，因而水平向加固效果較好。

　　3結(jié)束語

　　對(duì)于現(xiàn)代建筑物類型的日益增多，功能的日益復(fù)雜，人們對(duì)地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜的地區(qū)施工的項(xiàng)目也日益增多了。為了更好地提高巖土工程勘察成效，工作人員們理應(yīng)對(duì)沿途樣品，項(xiàng)目及取值等進(jìn)行深入的研究及分析，以便得出更精確的檢測(cè)數(shù)據(jù)以及答案。通過本文的分析可以得出在巖土工程勘察中波速測(cè)試應(yīng)用是科學(xué)合理有效的，在以后的施工中不僅可能為建筑抗震設(shè)計(jì)提供所需的巖(土)體動(dòng)力參數(shù)、地震效應(yīng)的評(píng)價(jià)、分析地震破壞潛勢(shì)，而且可利用巖石的縱波波速比定量地劃分巖石的風(fēng)化程度，利用處理前后Vs的變化檢測(cè)軟土地基振動(dòng)特性，地基加固效果研究和爆破區(qū)巖體動(dòng)力特性評(píng)價(jià)等諸方面都可以得到一定程度的應(yīng)用。

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