場地剪切波傳播速度的測定

衛珂

（武漢九方工程技術有限責任公司，武漢 430000）

場地剪切波傳播速度的測定

衛珂

（武漢九方工程技術有限責任公司，武漢 430000）

通過一個實際的測試案例，采用速度檢層法，在廣州北區域某一場地進行鉆孔測試，根據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

首先在需要測試的區域選定一個可以鉆孔的地段進行鉆孔操作，鉆孔深度設定為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定一個測試點，震源由地面振動提供，通過讀取振動所產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據，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一個測試點，用速度檢層法測得的波速是鉆孔內相鄰兩側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 測試系統及性能

本次振動測試使用的儀器系統由波速測量探頭一套，觸發傳感器一臺，數據采集器一臺，筆記本電腦一臺以及供電系統組成。其中波速測量探頭為JBT-2型井下測量探頭，主要技術指標：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；觸發傳感器使用的是由中國地震局工程力學研究所生產的JBC1型觸發傳感器，主要技術指標：水平垂直兩向、通頻帶28-200Hz、相對位差少于3°、靈敏度28V·s/m；數據采集器使用的是由武漢巖海工程技術開發公司生產的RS-1616k浮點動測儀，該套儀器具有性能穩定，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轉換為16位，放大倍數為8位。

3 波速測試結果和數據

該場地土層剪切波速測試數據經過計算分析，得出如表1所示數據。

表1 土地層剪切波速數據及結果

4 場地土層類型與建筑場地類別劃分

按照《建筑抗震設計規范》的規定，建筑場地的類別劃分應以土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度為準。規范規定：建筑的場地類別應根據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為計算深度范圍內第i土層的厚度，m；vsi為計算深度范圍內第i土層的剪切波速，m/s；n為計算深度范圍內土層的分層數。

經過計算，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.常規土類剪切波速與埋深的關系分析[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

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