波速测试技术在岩土工程勘察中的应用研究

波速测试技术在岩土工程勘察中的应用研究

Summary：波速测试是地震勘探方式之一，测试实际使用简单、快速、准确，通过波速测试能够快速得到岩土地基中的弹性波速，为工程施工提供详细的力学参数资料，对项目工程的开展有重要的支持作用。本文通过结合波速测试在岩土工程中使用，阐述具体运用方式。对于地质工程而言，波速测试可以快速准确为项目工程施工提供重要的根据，因此广泛运用在水利、铁路、民用等建筑中，是重要的施工技术。Keys：岩土工程；波速测试；声波；剪切波引言作为勘探地质的重要技术，在运用中通过压缩波和剪切波在土体中的传播速度来确定，获得波速结果，得到岩土工程地质的类型、承载力、岩土体质量等多个因素，在获得上述数据参数之后，评估地质情况，有利于人们计算工程动力学参数，为项目工程施工提供重要的依据。因此该技术在岩土工程中的运用，为项目施工顺利开展奠定良好基础，同时为施工提供可靠的方式，保证施工有序开展。1技术原理波速测试分析后能够确定岩土地基土的具体情况，得到物理学参数、工程指标等，是比较先进的技术之一。波速测试技术也被称为剪切波和压缩波，根据测试结果划分场地类型，为工程基础结构提供数据参考，如抗剪、抗扭刚度的鞥。将波速测试运用在岩土工程中可以获得地基动力参数，预测该地基的地震情况，对地基土液化情况进行合理的评估和分析，能保证施工场地规划的合理、科学、全面。波速测试进入到地基中，固体介质受到外力冲击后，应力作用下导致介质发生变化，介质产生的应力消失后应变和应力难以保持平衡，介质中的应变形式是弹性波形。弹性波的成分比较复杂，分为面波、体波，面波主要是在地层结构的表面传播，不同波在介质中传播形式、速度均有差异，因此对岩土层中传播速度进行测试分析，即可判断岩土层的性质，为工程设计提供可靠的数据支持。波速测试常常使用单孔检测法、跨孔检测法，单孔法只需要一个钻孔，测试简单，因此大部分工程中常常使用；单孔检测也被称为弹性波速测试井，是垂直钻孔中的常见方式，根据震源、检波器在孔中所处的位置，根据施工的需要，常常有四种方式，项目工程中常用地表激发孔中接收法，地面激发产生弹性波，孔内检波器接收波，地面震源采用叩板的时候可以正向激发，产生Sh波，利用剪切波震相差的特性识别S波的初至实践，孔口附近垂向激发产生P波：上述计算中，具体参数表示为：表1参数、测试点至孔口的垂直距离l板中心到孔口的水平距离、剪切波波在两个不同深度时的走时、纵波在两个不同深度时的走时实际计算中，压缩波、剪切波有不同的特征，可以根据此特征来识别：P波的传播速度快，为初至波；激振板两端分别做激发的时候，S波相位相反，P波相位不变；距离井口一定深度后P波的幅度小，频率P波的振幅小频率高，S波的振幅更大而频率低。最小测试深度大于震源板到孔口的距离，避免浅部高速地层有折射的现象[1]。2波速测试技术在岩土工程中的运用技术2.1钻孔法钻孔法可用单孔法，岩土工程波速测试技术中该技术主要是地面激振、孔中接收到震波。在剪切波测试的时候安装激发器，此时产生SH波、SV波，技术人员可以选择的接收器种类也多。单孔操作法进行测试操作简单，方便，实际检测准确性很高，实际检测成本低。跨孔法是钻孔法的另外一种方式，在岩土工程测试中跨孔法的运用如下：提前设置三个孔，孔呈现直线排列情况，一个孔中放置震源激发器，另外两个孔放置可接收检波器。通过对波的传播距离、传播时间进行分析，即可实现对剪切波的计算、分析。跨孔法主要运用在地面平坦而土层平均分布的场地中，测试深度大，可以利用柔软夹层的剪切波来确定。跨孔法的实际使用很复杂，对场地的要求很高，实际运用成本也很高。2.2表面波测试表面波测试运用可以使用瑞雷波来测试，因此也被叫做瑞雷波测试技术。跨孔法多运用在地面平坦土层均匀分布的场地中，无需钻孔即可完成对层状介质弹性波速测试，测试速度快，具备无损特征。振动激发方式不同，因此该技术的实际使用也可以分为瞬态振动法、稳态震动法。前者使用锤击、爆炸的形式产生一定范围的随雷波，稳态震动法是激振器发射固定频率镭射波，当前多道瞬态技术运用已经发展成为趋势，广泛运用在岩土工程中[2]。3项目运用某项目工程场地勘察资料中，记录地层结构是淤泥质黏土、粉砂填土、淤泥质粉质粘土等组成。施工之前要求对施工场地进行详细审查、核查，为施工方案设计提供参考。结合本次项目工程建设的实际情况，使用波速测试技术来勘察。3.1测试方式波速测试技术使用之前需要做好完善的准备工作，首先确定井口位置，整个施工场地，在井口1.5M位置处放置激振板，模板的中垂线与井口中心重合在同一个位置，为保证模板与地面紧密结合在一起，也可以将重物放置在模板上提高测试结果的准确性。在准备工作结束后敲击模板两次，得到S波，多次敲击后可以得到清晰的S波，确定S波后在垂直方向敲击铁板，得到清晰的P波。检波器放置在孔中，适当控制放置深度，弹性波信号传递中到地震仪后，地震仪对信号进行存储和记录，分析信号。在测试过程中根据岩土工程施工地质实际情况合理设置测量点，对测量点间距做好控制，对于相邻点的间距，应该控制在1~3M之间，按照从上而下的顺序进行测量。沿纵轴敲击模板测试S波；垂直方向上敲击模板测试P波。为保证测量结果的精准，对部分测量点进行多次的测量。3.2岩土类别分析岩土工程施工场地分析的时候可以参考抗震设计规范，首先进行钻孔施工后对S波进行测试，得到S波的波速、覆盖层的厚度。通过对数据分析确定地层结构中的土壤结构类型。根据得到的参数，进行工程动力参数计算。对于部分对抗震性能有要求的工程，使用波速测试技术可以得到准确的地层弹性参数，得到剪切波，在电脑上绘制出二维剪切波[3]。3.3确定岩土承载力值岩土结构承载力水平也可以通过剪切波速法来完成，岩土结构承载力与剪切波之间有比例联系。岩土中沙砾粒径比较大、硬度大，承载能力与剪切波速也比较大；相反粒径小和硬度小，承载力与剪切波小。岩土工程计算中，能够得到岩层结构的承载力、土壤成分中的地震液化势判别，得到岩土工程的实际情况。4结语：综上，波速测试技术在岩土工程中的运用有重要的价值，在岩土工程的勘察中剪切波波速是勘察的重要指标，当前技术支持先进勘测技术的使用，当前的测试技术有单孔、跨孔、表面波三种，各有优缺点，需要根据实际情况来选择技术，为施工顺利开展奠定良好基础。Reference：[1]周浪.波速测试技术在岩土工程勘察中的应用[J].四川地质学报,2021,