場地剪切波傳播速度的測定

衛(wèi)珂

（武漢九方工程技術(shù)有限責任公司，武漢 430000）

場地剪切波傳播速度的測定

衛(wèi)珂

（武漢九方工程技術(shù)有限責任公司，武漢 430000）

通過一個實際的測試案例，采用速度檢層法，在廣州北區(qū)域某一場地進行鉆孔測試，根據(jù)場地巖土層波速測試原理，對該鉆孔各個測點橫波和縱波初至時刻的測定，通過有關(guān)公式計算出場地剪切波的傳播速度，最終確定場地類別。

場地；巖土層；剪切波；測試；波速

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.027

1 場地波速測定的方式和理論依據(jù)

首先在需要測試的區(qū)域選定一個可以鉆孔的地段進行鉆孔操作，鉆孔深度設(shè)定為26m左右，波速測試將在鉆孔中進行。沿著鉆孔每隔一定的距離設(shè)定一個測試點，震源由地面振動提供，通過讀取振動所產(chǎn)生的震動波的初至時刻和走時來計算振動波的傳播速度。

為取得場地土層沿著深度各個測點的剪切波數(shù)據(jù)，只能逐層做振動檢測，也就是采用速度檢層法對場地的工程地震鉆孔進行測試，沿著孔深每一巖土層界面設(shè)一個測點，由于該場地一般為大于兩米的巖層，所以每隔兩米左右設(shè)一個測試點，用速度檢層法測得的波速是鉆孔內(nèi)相鄰兩側(cè)點中間巖土層的平均剪切波速，首先從波速測試儀記錄各個測點的橫波、縱波的初至時刻(縱波tp或橫波ts），再根據(jù)震源的起始時刻（t）來確定振動波的走時（T），即T=t-tp或T=t-ts，然后由鉆孔中的測點深度與震源到孔的距離確定波的傳播距離（h），根據(jù)以下公式即可分別確定橫波與縱波的傳播速度：Vi=hi/（ticosαi-ti-1cosαi-1），式中：Vi為波在各層的傳播速度；hi為鉆孔內(nèi)各個測點的厚度；ti為橫波、縱波到各個測點的走時；αi為橫波、縱波入射到孔壁的夾角。

2 測試系統(tǒng)及性能

本次振動測試使用的儀器系統(tǒng)由波速測量探頭一套，觸發(fā)傳感器一臺，數(shù)據(jù)采集器一臺，筆記本電腦一臺以及供電系統(tǒng)組成。其中波速測量探頭為JBT-2型井下測量探頭，主要技術(shù)指標：三分向、通頻帶28～200Hz、相對位差少于3°、靈敏度60V·s/m、可測孔徑為直徑60～90mm；觸發(fā)傳感器使用的是由中國地震局工程力學研究所生產(chǎn)的JBC1型觸發(fā)傳感器，主要技術(shù)指標：水平垂直兩向、通頻帶28-200Hz、相對位差少于3°、靈敏度28V·s/m；數(shù)據(jù)采集器使用的是由武漢巖海工程技術(shù)開發(fā)公司生產(chǎn)的RS-1616k浮點動測儀，該套儀器具有性能穩(wěn)定，操作方便，相對相位誤差小，分辨率高的特點，采樣間隔可達10~65535μs，A/D轉(zhuǎn)換為16位，放大倍數(shù)為8位。

3 波速測試結(jié)果和數(shù)據(jù)

該場地土層剪切波速測試數(shù)據(jù)經(jīng)過計算分析，得出如表1所示數(shù)據(jù)。

表1 土地層剪切波速數(shù)據(jù)及結(jié)果

4 場地土層類型與建筑場地類別劃分

按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，建筑場地的類別劃分應(yīng)以土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度為準。規(guī)范規(guī)定：建筑的場地類別應(yīng)根據(jù)土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度劃分為四類（見表2）。

表2 4種場地類別

一般情況下，場地覆蓋層厚度的確定應(yīng)按地面至剪切波速大于500m/s的土層頂面的距離確定，而土層的等效剪切波速Vse應(yīng)按下列公式計算：Vse=d0/t

式中：d0為計算深度，m，取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值；t為剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間；di為計算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度，m；vsi為計算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速，m/s；n為計算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。

經(jīng)過計算，得出工程地震鉆孔的場地土層等效剪切波速Vse= 202m/s；場地覆蓋層厚度為20m，根據(jù)上表查得場地土類別為中軟土，鉆孔所在位置的建筑場地類別為Ⅱ類。

【1】劉紅帥,鄭桐,齊文浩,蘭景巖.常規(guī)土類剪切波速與埋深的關(guān)系分析[J].巖土工程學報，2010(7)：34.

The Determination of Shear Wave Velocity

WEIKe
（WuhanGeophysicsEngineeringTechnologyCo.Ltd.,Wuhan430000,China）

Inthispaper,throughapracticaltestcaseinwhichthespeeddetectionlayermethodisadoptedinnorthareaofGuangzhoutomake a Accordingto the principle ofwave velocitymeasurement in the field of rock and soil layer, test the drilling of initial arrival time of transverse wave and longitudinal wave about measuringpoint,throughtheformulatocalculatetheareaofshearwavevelocity,ultimatelydeterminethetypeofsite.

site;rockandsoillayer;shearwave;test;wavevelocity

TU411

A

1007-9467（2016）07-0045-01

2016-6-19

衛(wèi)珂（1980~），男，湖北武漢人，助理工程師，從事巖土動力參數(shù)測試研究，（電子信箱）hermanshan@163.com。