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浅谈波速检测技术在岩土工程勘察中的应用

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引言

现阶段，岩土工程勘察中波速检测技术已得到广泛应用，波速检测技术作为一种勘探技术，其运用起来便捷、快速，对原为地质的测试非常准确。由于岩土工程建设日益发展，规模日益扩大，在工程建设中，必须充分的了解场地结构，因此，在岩土工程建设中应用波速测试技术有着非常重要的作用。

1 工程概况

某工程是某市火车站的改建施工项目，该项目位于海积加山前冲积相的平地。该工程的地质地层主要是由粉沙素填土、粉土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、强风化云母片岩由上而下构成[1]。由于该工程项目属于公共事业，因此，该工程的抗震设计必须满足相关要求，所以将采取波束测深法采取波束测深进行场地的卓越周期估算以及施工场地土类别的识别。本工程采用的波速测试法为单孔检层法。

2 应用实例

2.1 对工程场地类型、地层类型、卓越周期进行判别

首先，以该工程建筑抗震的设计规范为依据，进行场地类型的判断。先进行钻孔施工，之后再进行孔的s波波速检测，检测波速分别是204m/s、207m/s，测得对应的覆盖层厚度是29m、30m，由以上这些数据可知，该工程的场地地层类型是中软土，场地类别是2。在进行作业周期判定时，根据相关公式进行场地周期的计算，计算出其卓越周期分别是0.3983s、0.4041s。在进行这两个孔的实地测量时，主要采用的方法是地脉动法，实际测得的卓越周期分别是0.3967s、0.4027s，和上述的根据公式计算出的卓越周期结果相比较，吻合度非常高。由此可见，在进行该工程的场地类型、地层类型以及卓越周期的判定时，采用波速检测技术单孔检层法效果非常好，而且准确度高。

2.2 工程动力参数计算

该工程的动力参数计算则采用高速检测技术，以实际测量到的p波弹性波速以及s波弹性波速为依据，结合相关公式进行岩土工程动力参数的计算。公式如下：

其中，μ为泊松比，Vp是压缩波速度，Vs是剪切波速度，二者单位都为米每秒。该工程必须对其抗震性能进行验算，对其地层弹性参数进行检测时主要采用波速法[2]。利用单孔检层法得到的数据楼下：剪切波（见图1）的平均速度是347m/s，强风化云母片的深度是12.5m，压缩波的平均速度是687m/s；全风化云母片的深度是3.6m，剪切波的平均速度是647m/s，压缩波的平均速度是1281m/s；中风化云母片的深度是21m，压缩波的平均速度是2510m/s，剪切波的平均速度是1332m/s；微风化云母片的深度是26m，剪切波的平均速度是1872m/s，压缩波平均速度是3325m/s；未风化云母片的深度是30m，压缩波的平均速度是4135m/s，剪切波的平均速度是2444m/s。根据以上这些数据，便可对岩土弹性动力参数进行计算。

图1 二维剪切波波速模型

2.3 估算岩土承载力值

对岩土承载力值进行估算时，采用的方法是剪切波速法。根据大量的实践经验，剪切波速值和岩土承载值存在相应的比例关系。淤泥岩土层剪切波速值是65～85m/s，相应的存在值是7.1～9.5t/m2；粉土、软塑粉质粘土以及松散砂构成的岩石剪切波速值是141～148m/s，相应的承载力值是9.1～12.3t/m2；稍密中细砂的岩石和软塑粉质粘土（见图2）岩石中的剪切波速是210～220m/s，对应的承载值是15～16t/m2；中密中粗砂和硬塑粉质粘土组成的岩石剪切波数是260～280m/s，对应的存在值是19～21t/m2；密实中粗砂、硬塑粉质粘土以及全风化砾砂软质岩（见图3）构成的岩土剪切波速值是310～350m/s，对应的存在值是25～28t/m2；全风化岩硬质岩以及砾砂、密实中粗粒砂稻城的岩土剪切波速值是410～440m/s，相应的存在只是25～28t/m2；强风化岩的剪切波速值已经大于了500m/s，相应的承载值也大于了40t/m2。

图2 粉质粘土

2.4 判别砂性土中的地震液化势

图3 全风化砾砂软质岩

对沙性土中的地震液化势进行判别时，主要是根据地震的基本烈度，主要对该工程场地深度15m范围内的砂性土地震液化势进行判别。具体的判别过程根据我国的《岩土工程勘察规范》进行确定，并以该标准中的相关公式来进行剪切波速值的计算，若实际测量值大于公式计算值，则该砂性土层便可以判定为不液化[3]。孔深在5～9m范围内的岩性土层主要是粉砂，对应的剪切波实际测量数值是171～177m/s，剪切波速临界值处于116～142m/ s之间，因此，孔深5～9m范围内，该砂性土存在部分液化，其余孔深范围内的砂性土不液化。由此得出，在场地深度为15m范围内的粉砂层实际测量剪切波速值低于临界值，因此判定为部分液化土层（见图4）；而粉土层对应的剪切波数实际测量值和临界值相比较大，因此可以判定为粉土层不是液化土层。

文章来源：《岩土工程学报》网址: http://www.ytgcxb.cn/qikandaodu/2021/0324/548.html