剪切波測試技術(shù)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(huán)節(jié)，尤其當前社會發(fā)展迅速，人們對地基勘察技術(shù)要求越來越高。波速測試技術(shù)經(jīng)多年的發(fā)展日漸成熟，憑借其準確、快速、簡捷等優(yōu)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(jié)合具體工程實例對剪切波測試技術(shù)的應用進行探討，以期為剪切波技術(shù)在高層建筑地基勘察中的應用提供參考。

關(guān)鍵詞：剪切波測試技術(shù)；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(shù)工程技術(shù)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(jié)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(guān)知識。

1 波速測試的優(yōu)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(nèi)測量時出現(xiàn)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(yōu)勢，而且能從中獲得土層軟硬程度、固結(jié)特性以及土層厚度等重要參數(shù)。同時還可對動彈性模量、動剪切模量等工程動力學參數(shù)進行計算，為工程建設提供有力的理論依據(jù)。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(shù)人員明白測試過程中應注意的問題，以提高測試結(jié)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(fā)波發(fā)生裝置使其放射出彈性波，而安裝在孔內(nèi)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(huán)節(jié)，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(nèi)，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(chǎn)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(fā)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(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信號，經(jīng)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(shù)據(jù)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(guī)范》相關(guān)規(guī)定，即需依據(jù)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(jié)經(jīng)驗的基礎上，最后得出該場地覆蓋層的厚度超過65m的結(jié)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(jīng)驗公式：

根據(jù)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(shù)據(jù)如表2所示：

4 總 結(jié)

目前，高層建筑建設時為保證地基質(zhì)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(yōu)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(jié)合工程設計目標要求，利用剪切波測試技術(shù)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(guī)范標準進行測量，以保證測量數(shù)據(jù)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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