摘要：随着岩土工程建设的不断发展，规模的不断扩大，要对场地的结构进行充分的了解，波速测试技术就在岩土工程的建设中起到了重要的作用。本文简述了波速测量技术的基本工作原理和测试方法，并通过实例说明了此技术在岩土工程勘察中的应用。
关键词：波速测量技术；岩土工程；单孔检层法
1波速测试技术简介
（1）工作原理。单孔检层法需要垂直方向钻一个孔，然后在这个孔中进行测试，测试方法分为很多种，最常用的是地表激发孔中接收法，其他的如孔中激发地表接收法、孔底法都不经常被采用。通常采用地表激发孔中接收法进行实际测量，从地面激发产生的弹性波，再由孔内的检波器接收。因为这种波的传播途径和天然地层的岩土由下向上的传播相似，因此采用这用方法对地层进行分析。当地面震源进行正反向激发时，产生的是S波，在孔口附近垂直激发时，产生的是P波，S波和P波具有不同的特征。第一，P波比S波的传播速度快；第二，越往钻孔的深处，P波振幅越小，频率越高，S波与之相反，振幅大，频率低；第三，在进行水平激发时，P波相位不变，而S波反向。根据以上特点，可以很清楚的将两种波区分开。
（2）测试方法。在进行现场测试时，首先要做好准备工作，准备好激振板，将场地收拾平整，然后将激振板置于距井口大约1.5米处，注意要使木板的中垂线与井口的中心吻合。为了使木板与地面紧密接触，要在木板上压上重物，这样能够使测量结果更加精确。准备工作做完之后，敲击木板两侧，以激发S波，多敲击几次以得到清晰的S波，之后垂直敲击铁板，获得P波。将检波器置于孔中，不要太浅，要有一定的深度，接收震源的弹性波信号，并将信号传输给地震仪，地震仪会自动记录数据并储存，最后进行数据的分析与处理。在进行测量时要注意以下问题。首先，要根据实际情况进行地质分层，测量点布置的不要太密，也不要太疏，大概1到3米布置一个，测量时要按照自下而上的顺序。其次，在S波测试时，要沿着木板的纵轴方向击打木板的两端，产生极性相反的两组S波。再次，在进行P波测试时，采用击打金属板的方式，如果这种方式产生的激振能量不足的话，可改用落锤或者爆炸的方式。最后，所有的测试不能只进行一次，要对部分测点进行重复测量，以保证测量结果的准确性。
2应用实例
（1）判别地层类型、场地类型和卓越周期。以某电排站的改建为例进行介绍，该电排站位于鄱阳湖附近，对场地的地层进行勘察得知，最上面的为素填土、粉砂、粉土，再往下是淤泥质粉质的黏土、粉质的黏土，最下面是强风化云母片岩石。为了建成抗震级数较大的电排站，采用波速测试的方法，首先判断场地的地层类型、场地的类型等。采用单孔检层法，根据建筑抗震的设计规范，对场地的类型进行判断。首先钻两个孔，测得它们的S波波速分别为206米/秒、203米/秒，相对应的覆盖层厚度为28米和30米，根据这些数据判断出此电排站场地的地层类型为中软土，场地类别是Ⅱ，根据计算公式确定场地的卓越周期分别是0.3883秒和0.3941秒。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而对两个孔进行实地测量，采用地脉动法所得结果分别为0.3867秒和0.3927秒，实际测量结果与由公式计算的结果相比较，结果相差不多，数据比较吻合。由此可知，根据这种方法来确定的地层类型，场地类型和卓越周期是准确有效的。
（2）采用波速法计算岩土的工程动力参数。根据实地测量的S波和P波的弹性波速，利用相应的公式即可计算岩土的工程动力参数。类似于如下的公式：
其中μ表示泊松比，VP压缩波速度，VS表示剪切波速度，单位均为米/秒。上述电排站的工程，要对其抗震的稳定性进行验算，利用波速法测定各地层的弹性参数。根据单孔检层法测量的数据如下：全风化云母片的测试深度为3.5米，剪切波的平均速度为337米/秒，压缩波的平均速度为686米/秒；强风化云母片的测试深度为12米，剪切波的平均速度为646米/秒，压缩波的平均速度为1279米/秒；中风化云母片的测试深度为20米，剪切波的平均速度为1330米/秒，压缩波的平均速度为2500米/秒；微风化云母片的测试深度为25米，剪切波的平均速度为1868米/秒，压缩波的平均速度为3320米/秒；未风化云母片的测试深度为30米，剪切波的平均速度为2442米/秒，压缩波的平均速度为4130米/秒。由以上数据即可计算出岩土的弹性动力参数。
（3）岩土承载力基本值的估算。在这个项目中计算岩土承载力基本值的使用的是剪切波速法。通过大量的实践经验得出岩土的承载力基本值与剪切波速值存在一定的比例关系。淤泥岩土层的剪切波速值为60～80米/秒，对应的承载力基本值在3～4t/m2；岩土为淤泥质软弱土的剪切波速值为100～130米/秒，它对应的承载力基本值为7～9t/m2；软塑粉质粘土、粉土和松散砂组成的岩石的剪切波速值为140～180，其对应的承载力基本值在9～12范围内；软塑粉质粘土和稍密中细沙的岩土中的剪切波速值为200～220，岩土对应的承载力在14～16之间；硬塑粉质粘土和中密中粗砂组成的岩土中的剪切波速值为250～280，承载力基本值为18～21；硬塑粉质粘土、密实中粗纱、砾砂软质岩全风化层构成的岩土中的剪切波速值为300～360，对应的承载力基本值为24～28；由密实中粗砾砂、砾砂、全风化岩硬质岩全风化层的岩土层中的剪切波速值为400～450，对应的承载力基本值为24～28；最后，强风化岩的剪切波速值大于500，其对应的剪切波速值大于40。
（4）砂性土的地震液化式判别。砂性土的地震液化式的判别是根据地震的基本烈度Ⅶ判定，对场地在15米的深度范围之内的砂性土岩层进行判别。其中判别的过程是根据《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）号规范来确定。并通过标准中规定的公式计算临界剪切波速值，当场地砂性土层的剪切波速的实测值大于由公式计算所得的剪切波速的临界值时，就判定砂性土层不液化。通过对这个项目的场地进行实地的考察和分析，通过上文的判别方式对项目的砂性土层进行判别。得出孔深在5.0～8.7范围内的岩性土层为粉砂，剪切波速值的实测值为170～176，临界值在115～143范围内，所以液化式的判别结果为部分液化，其余孔深判定为不液化。所以通过判定，在场地的15米深度的范围内，粉砂层的剪切波速值的实测值小于临界值，所以为部分液化土层；粉土层的剪切波速值的实测值均大于临界值，所以判定为不液化土层。
3总结
通过以上实例可以看出波速检测法，尤其是单孔检层法操作简单，工作效率高，在岩土勘探方面得到了广泛的应用，在测试的过程中注意测试仪器和震源方式的选择，从而保证测量结果的准确性。
参考文献
［1］周昌贤，郑邵鹏．波速测试在工程场地判别的应用［J］．价值工程，2012，31（26）.
[2]阎瑞.探究岩土工程勘察的常见问题及解决策略[J].建筑知识.2017（15）.
[3]李淑秋，梁春苗.广州市某大厦岩土工程勘察与评价[J].西部资源.2018（01）.
[4]李新剑，廖爱平，杨伟民，周政.浅谈波速检测技术在岩土工程勘察中的应用[J].低碳世界.2016（17）.
[5]谢为江.浅谈波速检测技术在岩土工程勘察中的应用[J].江西建材.2014（23）.
论文作者:姜晨澍
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/17
标签：波速论文; 岩土论文; 承载力论文; 场地论文; 测试论文; 测量论文; 值为论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;