土层剪切波原位测试实例

土层剪切波原位测试实例分析以实例说明土层剪切波原位测试技术在岩土工程中的应用及成果分析。文章由工程概况、测试技术与方法、成果分析、结语等构成。1工程概况图1剪切波测孔编号及相对位置京唐港3000万吨煤炭泊位（32#~34#）工程生产管理中心位于唐山市海港开发区，拟建综合办公楼（9层）和培训中心（图1剪切波测孔编号及相对位置勘察深度内所涉及的土层均为第四系地层，岩性为素填土、粉细砂、细砂、粉质粘土、粉土、淤泥质粘土、粘土等。根据任务要求，需对该管理中心工程K4(孔深35m)、K12(孔深40m)、K13(孔深40m)等3个钻孔进行剪切波测试，其相对位置及编号见图1。xdixdidi+1titi+1图2单孔检层法测试示意图实测采用单孔检层的地表激发孔中接收法。使用叩板震源并双向激发，以产生剪切波，利用剪切波震相差180°的特性来识别剪切波的初至时间。测试时距孔口3m处平放置叩板，并用重物压实，自下而上逐点测试剪切波旅行时，测点距1.0m。图2为单孔检层法测试示意图。单孔检层法测试弹性波时，由于震源板离孔口尚有一定距离，所以计算测段内地层波速时需将弹性波非纵测线旅行时校正为纵测线旅行时，按式⑴进行计算：（1）式中，t’为纵测线旅行时，s；t为非纵测线旅行时，s；d为测点孔深，m；x为震源板距孔口的距离，m。由校正后的纵测线旅行时绘制时距曲线，按其分段斜率求得各测试地层的剪切波速度。3成果分析3.1剪切波速和动剪切模量根据上述计算所得各测试段剪切波速按照下述原则求取土层平均剪切波速值：①对厚层土，取其土层范围内测得的有效数据之均值作为该土层的平均剪切波速；②对于现场未测得有效数据的薄层土，利用实测数据及上下土层的平均剪切波速，加权后求得其剪切波速。各测试孔土层平均剪切波速和动剪切模量成果见表1。由土层剪切波速成果，按式⑵计算其动剪切模量：（2）式中，Gd为动剪切模量，MPa；Vs为土层平均剪切波速，m/s；ρ为土层天然密度，g/cm3，由现场原状土样通过室内试验取得。摄表睛1裂糟女您者各测试孔扶剪切波速监及动剪切笋模量成果塘表招钻孔编号宪孔口标高最/m荡土层名称弊土层标高钻/m贼地层编号理平均剪切穴波速崭/浓（贸m/s康）绍动剪切模预量升/MPa婚备注否K4圣1.18垫粉细砂面0.38米~-8.作22考①昼1牲171红58.0关

询细砂著-8.2皮2~-1篮2.27市①隙2阅195丹76.0牵

馅粉质粘土驾-12.晴27~-荐14.0渔7属②杜1垒221民92.9鹅

剪粉土步-14.雁07~-幻14.7兆2县

皮204基80.8师

鞭淤泥质粘苦土肃-14.第72~-台15.8苹2武

济217届77.8夫

兵粘土潜-15.途82~-京17.3耻2香②犬2扇205浙83.4尊

醋粉土掩-17.凡32~-鞭18.8倡7己②研4明221兴95.8暖

垫粉砂您-18.侵87~-泽19.5麻2哑

育211脆92.7麻

使粉质粘土洲-19.录52~-梳22.4边2杠②填3轰222宪98.3丛

绪细砂鹊-22.厘42~-耻25.0婆2守③唯249拖125.三0贯

告粉土既-25.轰02~-踪27.4泄2挽

美231腿107.后1辟

重细砂库-27.敲42~-楼31.7颂2笛③秃222收99.3药

休粘土位-31.显72~-孕32.5荐2妹

耳293肚166.碰7姥

纽细砂寻-32.旦52~-哑33.8勺2蚁③摩298软179.乒0睡

靠

择K12打0.07药细砂有-6.3眠3~-1席1.73粉①矮2关194尘75.5膏该孔贸标高语0m仰～愿-6.3梦3m膏严重缩孔划，未能测鞠试届粉质粘土耽-11.秤73~-钉13.4累3丰②数1垦217谈94.8荡粉土拦-13.嫌43~-绑14.7纺3竿

善195贪75.0宽粘土吴-14.启73~-案15.2愤8叨②抗2波191径65.4顺粉砂枕-15.远28~-榴16.3膜3止

砖193始75.0某粘土跳-16.荡33~-龙16.9呜3耽②盖2株191批65.4讽粉质粘土江-16.五93~-档18.9睛3茎②氏3晃155蚂52.7甩细砂钥-18.衣93~-般20.6牙3会③好220阴99.3净粉土皮-20.要63~-逢22.4仪3库

句254跪131.虹7园细砂册-22.椒43~-疑25.7祸3兄③患251犬127.友0走粉质粘土罩-25.纵73~-具26.9童3桂

铃246漫122.幕4组细砂辟-26.维93~-含31.6赌3岗③绣233钟109.刺4橡粉质粘土骨-31.逐63~-归32.6寄3诱

驳268耻143.黑8谈细砂蔑-32.趟63~-嚷38.9检3岂③树259使135.醉2谢

生K13坛1.0欠粉细砂告0~-8摄.00读①卧1娱178铁62.8咱

登细砂逮-8.0它0~-1绣2.80隆①桌2言188聪70.0健

刺粉土大-12.东80~-于15.0锅0滴

伙193寨73.1峡

催粉质粘土罩-15.震00~-张19.3母0针②温3系184滚67.5滔

腔细砂雀-19.睬30~-艇27.9岗0顶③猎259辱135.鞭2呈

软粉质粘土苹-27.狡90~-盟28.3乒5牙

见250夸123.四3从

摔细砂逼-28.次35~-育28.8们0看③衣248景123.意9狂

侵粉质粘土地-28.货80~-搞29.1拖5秆

疫253译126.辣3窑

卵细砂夸-29.戚15~-捐31.7撑0猛③助260健136.雅2缓

遇粘土瞧-31.搞70~-至32.8行0麻

摄255另123.凉0坏

师细砂盖-32.拣80~-访39.0渴0历③尾257肢133.保1稼

红整个勘察维区地层平楼均动剪切僵模量的确幅定：取各课测试孔中伸相应土层拖的剪切波励速平均值滑作为地层莫的平均剪构切波速。糖应用馅式仁⑵疗即可计算稳该地层的呼平均动剪享切模量。筑具体成果少详见表惊2趋。肃由表牌1贴和表搏2逗知：该场贵地测试深须度范围内稀土层剪切尿波速一般勉为矮155敬～斯298m牲/s吹，动剪切汉模量一般糠为傻52.7尤～误179.与0MPa穗；相应地缠层的总体瞧平均剪切者波速和总蛋体平均动放剪切模量史范围值分佩别为飞174床～跨250m杏/s灾、挡60.1曲～表125.筒9MPa恳，且地层谢编号毫为无①冷1痛的粉细砂册层动剪切橡参数最低近，而地硬层编号娘为乱③炉的细砂层锻动剪切参与数最高。司表胳2盆服破罪肿地层平均料剪切波速权及动剪切燕模量成果临表独地层编号兰土层雁名称命土层标高搜/m亮土层厚度摩/m删土的天然胁重度足/(kN户/m爪3辆)增件数柜/映件忽平均剪切胁波速三/(m/次s)登动剪切模蛾量亭/MPa敌①另1垮粉细砂墨0.38乱~-12宿.80混4.80艰~8.6让6家19.4炉5杰2梦174质60.1叼①隐2乡细砂桌-6.3岂3~-1贡2.27寄4.05膝~5.4友0旷19.6给7裙3炕192登73.7讯②尾1颤粉质粘土堂-12.针27~-逢14.0拾7喜1.80找18.6苗4低2兽219熔91.2鬼②途2戴粘土蝶-15.落82~-特17.3积2建1.50乖19.4暮5争3钓195序75.5吉②储3蓝粉质粘土娇-15.泼00~-胜22.4蛾2高2.90权~4.3体0贡19.5泻5悬3城187娱69.7宿②辫4锄粉土炊-17.宽32~-沿18.8瞒7厚1.55撤19.2超2浆1玉221挣95.8姑③肤细砂些-19.帅30~-奥39.0粘0嘉0.45恶~8.6贯0眼19.7荡5编11池250俩125.继9袋注：表中提土层标高覆范围为参荣与统计计迹算的相应樱地层所出粮现的最小坏层顶标高腔和最大层森底标高；筒土层厚度州为参与统飞计计算的牢地层厚度酿范围值。企3.2颗耻场地类别耕判定搁按照文屿献坐⑴半，建筑场悔地类别应把根据土层唤等效剪切旱波速和场滤地覆盖层换厚度划分济，具体分蚕类标准详仔见表俘3背。览表裳3岛尤链宰押掌建筑场地千类别判定唇标准谨等效剪切剂波速哲/(m/碍s)驶覆盖层厚闲度丧/m络Ⅰ份类场地蝶Ⅱ坑类场地宗Ⅲ倍类场地仙Ⅳ涌类场地记V斩se鄙＞膀500尊0渠

粮

辱

立50尿0业≥斥V上se旺＞死250坑＜头5辟≥燃5桌

访

亦25志0瓣≥仰V斜se猫＞陡140寺＜紧3赚3习～猛50阀＞御50焰

寇V絮se旧＜皇140戴＜劈3茄3昼～但15树1禁5具～安80章＞矛80特表价3杰中用于建殃筑场地类门别划分的现土层等效谁剪切波速蛾，应由列式亮⑶槽求得。（3）蹄式中，麦V谎se袄为土层等蝶效剪切波盛速度，歌m/s找；雪d健0授为计算深沟度，锐m身，取覆盖梁层厚度和患20m纸二者的较冶小值；绿t仿为剪切波螺在地面至膊计算深度准之间的垂瓶直传播时缠间，端s罗；维d巴i桥为计算深句度范围内创第劫i项土层的厚帜度，何m体；喜V患si庆为计算深均度范围内阻第吹i嫂土层的剪丽切波速度瞧，抗m/s宫；慕n缺为计算深咱度范围内欲土层的分蛮层数。瓜由实测剪运切波速成闻果叫(毙见表伐1)怕，按照浩式礼⑶敬和近式题⑷始计算得出腰：帜k4篮、容k12属、强k13辞钻孔埋深映20m贴范围内等漂效剪切波脑速分别为鸟192m独/s诵、柱191m姐/s怜、户186m规/s拖，取建筑坏场地覆盖础层厚度大旧于弟50m刘，对比表肉3费判定该建煤筑场地类脂别浸为贪Ⅲ得类。数3.3彼地基土液泻化判别必按照文献义[2]暮，可用剪胁切波速判父别地面下揉15m忍范围内饱冻和砂土和乌粉土的地图震液化，椅即按公式雪（犁4驱）将计算地层劲的临界剪眯切波速义(舌Vscr爷)挣，当实测仪地层剪切照波速小于梳Vscr巡时该地层叹被判为液烂化，否则沙为不液化献。（4）拾式中，拿V辣scr瓶为饱和砂饮土或粉土秆液化剪切凳波速临界跟值，汽m/s丹；已V型s0蒸为与烈度划、土类有抱关的经谜验系数。勉本区地震仗烈度为惹7敏度，地基懒土为砂土献时取葵65(m堡/s)仆，地基土谜为粉土时凝取桥45(m属/s)门；拿d饰s复为剪切波址速测点深振度，沈m胡；育d促w熔为地下水茄深度，各m旦；减ρ授c言为粘粒含挖量百分率依，当小于壁3鞋或为砂土待时，应采未用饱3象；肾计算结果艰表明，在僻土层标高爽-6.3遥3~-1注2.27件(m)笑范围内，军地层编号扮为槽①碰2束的细砂层菌实测剂V净s汉＜看V挂scr于，即判定极为液化层痰。换3.4依场地卓越心周期求取鸟当建筑场吗地未进行观常时微动众测试时，兽可按场地稳土层实测涛剪切波速叉近似求取浙卓越周期散，一般采咳用加权平丘均波速法房（见式（舌5键））和子夜层周期求蚂和法（见氧式（唐7糊））求取脖。祸（碑5违）；拨（培6甘）驴式中，辛T悟g1趴、芹T鼓g2羊为场地卓据越周期，毛s月；龄V蛋si受为第压i闪层土的剪蜓切波速，喇m/s擦；割d坏i厨为第随i列层的土层绸厚度，禁m徒；冲n宣为土层数义；容；束。负有关资料幻的统计计选算结果表报明：加权毫平均波速输法推算的洽场地卓越透周期一般潮比真值小杆20%腔左右，而姨子层周期郊求和法推阻算的结果枪则偏大，奸约比真值晒大朋20%挑左右。所摇以对二者穴进行平均肺计算较接底近场地卓顶越周期真易值。尽管幸这两种简徒单易行的池推定方法稠的计算结议果都与场馋地卓越周异期真值存桐在一定误妥差，但研际究发现，自当建筑场帖地地层不蝶存在软弱题夹层时，杀对于工业急与民用建利筑来说，殖其推算结网果的精度劲已经足够说了，这也炒是我国应适用此法计益算场地卓离越周期较积广的原因育之一。伙根据典K4(盏孔深船35m)涌、回K12(炊孔深逮40m)藏、安K13(北孔深碌40m)树实测结果逮，由此估待算场地卓损越周期见矛表救4昏。密表酒4岔迈较侍友龄场地卓越魔周期估算蛮成果表疲钻孔编号以土层标高脉/m湾场地卓越趟周期舰T尖g往(塑s)也加权平均覆波速法敏T亲g1秀子层周期兆求和法蹈T息g2违平均值拿[(丢T百g1光+哭T肝g2散)/2]宏K4颠0.38鱼~-33次.82资0.64呢0.66袋0.65骂K12脉-6.3仪3~-3贪8.93榆0.58蜘0.60早0.59著K13协0~-3跪9.00么0.70杠0.73覆0.71财5厌4烈结语庭弹性波在多岩土层中豆的传播速拨度是反映碑岩土体的似动力特性同的一项重路要参数，砍根据实测珠岩土体的星弹性波速愧，能为抗岭震设计提拖供岩土体珍的动力参路数、划分括建筑场地用类别、评筑价地震效拨应、进行伍场地地震笨反应分析扰和地震破茎坏潜势分粪析等。犯波速测试鬼作为浅层彻地球物理姐勘探的原钳位测试技斯术，具有铺简便、快哲速、经济扛、准确、洞分辨率高袜、应用范屋围广等优骆点，受到蕉工程技术偷人员的青身睐和使用密。我们相店信随着电俭子技术、贯信号分析军、数据处录理等手段迁的广泛运丑用，必将哈为工程设皮计、施工锋、监测等贴诸方面提岭供更多的雕参数和可渔靠的设计谁依据。孙参考文献午：六[1]堆GB50妙01慌1拆—甘2001踩,猛建筑抗震渴设计规桂范拜[S].土[2]潮GB50积02汪1铁—哭2001波,惨岩土工程迫勘察规友范侦[S].来[3]锡王锺维琦洞,磁等筐.个地震区工否程选址手丢册势[M]海.敞北忆京食:瓦中国建筑域工业出版殖