建材乌鲁木齐地质工程勘察院 新疆维吾尔族自治区乌鲁木齐市 830000
摘要：现今，在勘察众多岩土的水利水电工程、工业建筑、铁路工程等工程地质领域中被广泛应用并取得较好施工效果的地震勘探测试技术之一的波速测试技术，由于在室内测量岩(土)体传播中的S波剪切波和P波压缩波的速度会有一定误差存在，而该技术却是原位测定这两种速度，能够克服这种误差存在，并且还能有效地解决建筑场地类别的确定、场地土的承载力估算等许多地质问题，从而提供科学依据供场地工程进行评价地质、设计工程建筑等。
关键词:岩土波速测试技术;剪切波；地震波
引言
现阶段，岩土工程勘察中波速检测技术已得到广泛应用，波速检测技术作为一种勘探技术，其运用起来便捷、快速，对原为地质的测试非常准确。由于岩土工程建设日益发展，规模日益扩大，在工程建设中，必须充分的了解场地结构，因此，在岩土工程建设中应用波速测试技术有着非常重要的作用。
1.岩土工程勘察中存在的主要问题
在当前工程项目建设领域中，岩土工程勘察的主要目的是通过对工程地质学等相关理论的综合应用，引入科学化的勘察方法，在先进测试技术以及测试仪器的指导下，对建筑项目所处场地进行全面调查与分析，以通过对岩土工程勘察成果的综合应用，为工程项目基础设计以及建设施工提供详实且全面的数据资料。由此可见，岩土工程勘察对工程项目建设有着非常重要的意义。但在现阶段岩土工程勘察实践中，仍然存在以下几个方面的问题：①界面划分问题。主要是指对岩土体以及岩石风化程度的界面划分，对地质构造、软弱结构面以及不良地质体所对应地质界面的判定工作；②地质形态问题。主要是指针对不明地下物体、空洞以及分布形态、埋藏深度、埋藏位置的确定工作；③岩土参数问题。主要是指针对难以获取原状岩土样或难以在室内、室外进行实验的岩土层，工作人员难以获取包括承载力以及变形作用力等在内的设计参数；④综合能力问题。主要是指从事岩土工程勘察作业的人员技术水平参差不齐，对岩土工程勘察各个专业室内以及野外原始资料的整理分析与利用水平不足，加之多数技术人员缺乏建筑结构设计方面的专业知识，导致岩土工程勘察工作目的不够明确，所提供资料难以满足工程设计需求。
2.测试方法
2.1单孔法
单孔法是在一个钻孔内进行测试，所测得的波速为地表至测点间地层的平均波速。该方法常用于土层软硬程度变化大或层次较少的地层。测试时可在地面激振，孔底接收，称为下孔法；也可在孔底激振，地面接收，称为上孔法；可沿钻孔向上或向下测试，常采用下孔法自下而上逐点进行测试。测试钻孔应尽量垂直，将声波探头或三分量检波器放至孔内预定深度位置，并与孔壁贴紧。土层剪切波测试常用的振源激发装置是尺寸为2000×300×50mm的木板，木板长度方向的中垂线应对准测试孔中心，与孔口距离宜为1～3m，其上放置大于400kg的重物。当用锤水平敲击木板两端时，木板与地面摩擦而产生水平剪切波，两次相反方向的敲击，可获得极性相反的两组剪切波形。
2.2跨孔法
跨孔法是在场地取两个平行钻孔，在一个钻孔不同的深度处设置好振源，在另一个钻孔的相应深度处放置一个检波器，所测得波速为两孔之间的地层传播速度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此方法比较适合在均匀土层适用，在多层地层场地条件可应用。振源孔和检波孔应力求平行，当测试孔深超过15m时，应当对各测试孔的倾斜度以及倾斜方位测量，测量的精度应到达0.1°，从而准确地计算不同的深度处钻孔的间距。测试孔平面布置可采用二孔也可以用多边形，也就是一孔激发，多孔接收的方法，从而便于校核。常规的测试每组会采用3个钻孔，同时布置在同一条直线上，取间隔速度值，以排除振源装置、波的传播路径改变等因素的影响。钻孔间距应根据测试精度、振源能力、土层均匀性等因素确定。在土层中孔距宜取2～5m；在岩层中孔距宜取8～15m，当土层较厚而均匀，振源能量大时，间距可适当加大。钻孔中测点布置应考虑地层情况，根据地层分布等间隔布置，一般测点垂直间距以1～2m为宜。为降低折射波的干扰，在软硬土层交界处，测点应布置在硬地层中；近地表测点深度应布置在孔口以下0.4倍孔距处。
2.3地震勘探法
以地壳中不同岩、矿石之间弹性差异为基础，通过观测和研究地震波在地下的传播特性，探查地质构造和矿产资源。主要用于探查油气田地质构造、煤田盆地，深部构造和区域地壳构造，水、工、环境地球物理调查。很少用于金属矿勘探。该方法高精确度、高分辨率、大穿透深度。
3.波速测试技术的应用
3.1工程概况
某工程位于海积加山前冲积相的平地。该工程的地质地层主要是由粉沙素填土、粉土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、强风化云母片岩由上而下构成。由于该工程项目属于公共事业，因此，该工程的抗震设计必须满足相关要求，所以将采取波束测深法采取波束测深进行场地的卓越周期估算以及施工场地土类别的识别。本工程采用的波速测试法为单孔检层法。
3.2对工程场地类型、地层类型、卓越周期进行判别
首先，以该工程建筑抗震的设计规范为依据，进行场地类型的判断。先进行钻孔施工，之后再进行孔的s波波速检测，检测波速分别是204m/s、207m/s，测得对应的覆盖层厚度是29m、30m，由以上这些数据可知，该工程的场地地层类型是中软土，场地类别是2。在进行作业周期判定时，根据相关公式进行场地周期的计算，计算出其卓越周期分别是0.3983s、0.4041s。在进行这两个孔的实地测量时，主要采用的方法是地脉动法，实际测得的卓越周期分别是0.3967s、0.4027s，和上述的根据公式计算出的卓越周期结果相比较，吻合度非常高。由此可见，在进行该工程的场地类型、地层类型以及卓越周期的判定时，采用波速检测技术单孔检层法效果非常好，而且准确度高。
3.3判别砂性土中的地震液化势
对沙性土中的地震液化势进行判别时，主要是根据地震的基本烈度，主要对该工程场地深度15m范围内的砂性土地震液化势进行判别。具体的判别过程根据我国的《岩土工程勘察规范》进行确定，并以该标准中的相关公式来进行剪切波速值的计算，若实际测量值大于公式计算值，则该砂性土层便可以判定为不液化。孔深在5~9m范围内的岩性土层主要是粉砂，对应的剪切波实际测量数值是171~177m/s，剪切波速临界值处于116~142m/s之间，因此，孔深5~9m范围内，该砂性土存在部分液化，其余孔深范围内的砂性土不液化。由此得出，在场地深度为15m范围内的粉砂层实际测量剪切波速值低于临界值，因此判定为部分液化土层；而粉土层对应的剪切波数实际测量值和临界值相比较大，因此可以判定为粉土层不是液化土层。
结语
综上所述，在进行岩土工程勘察时应用波速检测技术，可实现科学的对场地工程进行评价，由此可知，在岩土工程勘察中采用波速检测技术具有可行性。
参考文献:
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论文作者:王前进
论文发表刊物:《防护工程》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/20
标签：波速论文; 岩土论文; 土层论文; 场地论文; 测试论文; 钻孔论文; 工程勘察论文; 《防护工程》2017年第20期论文;