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波速檢測(cè)技術(shù)在巖土工程勘察中的運(yùn)用
波速檢測(cè)技術(shù)在巖土工程勘察中的運(yùn)用
摘要：工程勘察是工程項(xiàng)目實(shí)施的重要組成部分，巖土工程勘察在建筑工程中具有不可替代的關(guān)鍵地位。介紹巖土工程勘察以及波速檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)波速檢測(cè)技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用方式進(jìn)行詳細(xì)探討，以期為類(lèi)似工程提供借鑒。
關(guān)鍵詞：巖土工程；勘察；波速檢測(cè)
在巖土工程施工中，通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)勘察，能夠準(zhǔn)確掌握巖土工程地質(zhì)條件，從而為巖土工程設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，巖土工程勘察技術(shù)種類(lèi)逐漸增多，不同勘察技術(shù)的特性以及適用性均有一定的區(qū)別。對(duì)此，需要結(jié)合實(shí)際情況選擇適宜的巖土工程勘察技術(shù)，這樣才能夠保證其應(yīng)用效果。
1巖土工程勘察概述
隨著城市化進(jìn)程的逐漸加快，巖土工程的建設(shè)數(shù)量逐漸增多，同時(shí)，建設(shè)規(guī)模均逐漸擴(kuò)大。為了保證工程建設(shè)的順利進(jìn)行，在巖土工程施工前，必須進(jìn)行巖土工程勘察，明確掌握施工區(qū)域地質(zhì)條件以及水文條件實(shí)際情況，綜合考慮工程所在區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合工程建設(shè)需要，制定完善的施工方案，這樣才能夠有效提升巖土工程建設(shè)效益。在我國(guó)不同地區(qū)，巖土工程地質(zhì)條件有一定的區(qū)別，比如巖土種類(lèi)、不同巖土成分含量等等，如果采用統(tǒng)一的巖土工程勘察技術(shù)，則會(huì)影響技術(shù)的適應(yīng)性，導(dǎo)致勘察結(jié)果準(zhǔn)確性降低。對(duì)此，為了盡量避免在巖土工程施工中，地質(zhì)因素以及水文因素對(duì)施工的順利進(jìn)行造成不良影響，必須進(jìn)行巖土工程勘察，并采用先進(jìn)的勘察技術(shù)，這樣才能夠保證巖土工程勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性。
2波速測(cè)試技術(shù)的基本原理
在巖土工程勘察中，波速測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用原理為：以波速為依據(jù)，對(duì)巖土工程地基土物理性質(zhì)進(jìn)行分析，是當(dāng)前一種比較先進(jìn)的巖土工程勘察技術(shù)。波速測(cè)試技術(shù)的種類(lèi)有很多種，其中瑞利波、剪切波以及壓縮波較為常見(jiàn)。通過(guò)波速測(cè)試結(jié)果，能夠?qū)r土工程不同場(chǎng)地類(lèi)型進(jìn)行劃分，在動(dòng)力參數(shù)設(shè)置方面，需要綜合考慮抗壓、阻尼、抗剪剛度等參數(shù)。同時(shí)，通過(guò)將波速測(cè)試技術(shù)應(yīng)用于巖土工程勘察中，還能夠準(zhǔn)確反映出相關(guān)地震參數(shù)，比如阻尼比、動(dòng)剪切剛度等等。通過(guò)對(duì)上述測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠判斷出巖土工程土體是否發(fā)生液化，根據(jù)測(cè)試結(jié)果判斷巖土體的卓越周期，保證巖土工程施工場(chǎng)地劃分的科學(xué)性和合理性。在對(duì)波速測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以采用以下計(jì)算方法：當(dāng)固體介質(zhì)受到外力沖擊作用時(shí)，固體介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變，當(dāng)這一外力沖擊作用消失后，外力沖擊無(wú)法與應(yīng)變保持平衡關(guān)系，就會(huì)產(chǎn)生彈力波，并且從固體介質(zhì)傳遞至四周位置。彈性波的組成形式比較復(fù)雜，常見(jiàn)波型有面波、體波等。其中，面波一般是在巖土體的表面進(jìn)行傳播，又可以被分為瑞雷波以及拉夫波。另外，體波又可以被分為壓縮波以及剪切波。在同一個(gè)固體介質(zhì)中，不同波的傳播方式有很多種，并且其傳播速度以及傳播特征也有一定的區(qū)別，對(duì)此，在進(jìn)行波速計(jì)算過(guò)程中，需要根據(jù)不同的波進(jìn)行計(jì)算。
3波速檢測(cè)技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用實(shí)例
3.1工程概況
本次研究的巖土工程為火車(chē)站改建工程項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)，該施工區(qū)域底層地質(zhì)由下而上：強(qiáng)風(fēng)化云母片巖、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土以及粉砂素填土。由于該火車(chē)站工程為公共項(xiàng)目，因此，在巖土工程勘察設(shè)計(jì)中，必須滿(mǎn)足抗震性能要求。綜合考慮施工條件、施工環(huán)境等因素，需要對(duì)施工場(chǎng)地巖土類(lèi)別以及場(chǎng)地卓越周期進(jìn)行計(jì)算，并采用波速測(cè)試法進(jìn)行勘測(cè)。
3.2測(cè)量方法
首先對(duì)火車(chē)站改建項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整平處理，在井口邊1.5m位置，放置激振板，激振板尺寸為2.5m長(zhǎng)、0.3m寬、0.1m厚；在井口的中心位置，需要對(duì)激振板的安裝位置進(jìn)行檢查，確保模板能夠與地面直接接觸；另外，在激振板上，還需要放置500~1000kg重的物體，這樣才能夠保證測(cè)量工作的順利進(jìn)行。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，需要注意對(duì)木板的兩側(cè)位置進(jìn)行多次敲打和測(cè)試，確保獲得3次清晰的S波形，然后再對(duì)井口端的鐵板進(jìn)行多次敲打，產(chǎn)生清晰的P波。
3.3測(cè)量結(jié)果
在對(duì)本工程進(jìn)行巖土工程勘察中，采用波速單孔監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)Z2-17號(hào)孔以及23號(hào)孔進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)本次測(cè)量發(fā)現(xiàn)，17號(hào)孔的覆蓋層厚度為28m,17號(hào)孔的等效剪切波為206m/s;另外，23號(hào)孔的覆蓋層厚度為30m,23號(hào)孔的等效剪切波為203m/s.綜合考慮巖土工程勘察涉及規(guī)范，該火車(chē)站工程地基類(lèi)型為軟土地基，場(chǎng)地類(lèi)型為Ⅱ級(jí)。在測(cè)量結(jié)果計(jì)算過(guò)程中，設(shè)卓越周期為T(mén),覆蓋層厚度為H,相應(yīng)孔的等效剪切波速設(shè)置為Vse,巖土工程卓越周期計(jì)算公式為：T=4H/Vse根據(jù)本次計(jì)算，在該火車(chē)站改建項(xiàng)目中，(www.gymyzhishaji.com)17號(hào)孔的卓越周期為0.3883s;23號(hào)孔的卓越周期為0.3941s.由此可見(jiàn)，通過(guò)應(yīng)用波速測(cè)試技術(shù)，能夠較快計(jì)算出巖土工程卓越周期。
3.4巖土動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
在本次巖土工程勘察中，動(dòng)力參數(shù)計(jì)算公式如式（1），通過(guò)采用剪切波速法，對(duì)巖土工程承載力進(jìn)行計(jì)算。μ指的是泊松比；ρ指的是介質(zhì)密度，單位為g/cm3;Ed指的是動(dòng)彈性模量；Gd指的是動(dòng)剪切模量，單位為GPa.本次測(cè)試結(jié)果如表1所示。
3.5砂性土地震液化勢(shì)判別
該巖土工程抗震要求為7度，因此，在本次勘察工作中，必須對(duì)施工區(qū)域深部地質(zhì)條件進(jìn)行勘察。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)15m深度地質(zhì)環(huán)境中的砂性土層液化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)，根據(jù)公式（3），對(duì)剪切波速度進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)二者進(jìn)行比較。如果實(shí)際值較小，則說(shuō)明該施工區(qū)域土層為液化砂性土層；而如果實(shí)際值較大，則說(shuō)明該施工區(qū)域土層不送液化砂性土層，具體計(jì)算公式如式（3）。在上述公式中：Vscr指的是剪切波速度的臨界值，單位為m/s;Vs0指的是經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；ds指的是在對(duì)剪切波速度進(jìn)行測(cè)試時(shí)的測(cè)試區(qū)深度，單位為m,dw指的是測(cè)試區(qū)域地下水深度，單位為m;在該工程勘察中，測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。通過(guò)對(duì)上述測(cè)試所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)15m深度地質(zhì)條件進(jìn)行勘察計(jì)算分析，通過(guò)將粉砂層剪切波速度實(shí)際值與剪切波速度臨界值進(jìn)行比較，如果實(shí)際值偏大，則說(shuō)明該施工區(qū)域地層并不是液化類(lèi)型。而如果實(shí)際值偏小，則說(shuō)明該施工區(qū)矛為液化類(lèi)型。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在巖土工程施工中，通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)勘查，能夠?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。巖土工程勘察技術(shù)有很多種，本文主要對(duì)波速檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用方式進(jìn)行了詳細(xì)探究，分析可見(jiàn)通過(guò)應(yīng)用波速檢測(cè)技術(shù)，能夠有效保證巖土工程勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而為整個(gè)工程的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
1陳忠憲。某高層建筑地基基礎(chǔ)的巖土工程勘察[J].礦產(chǎn)勘查，2011,02（2）：206-208.
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3吳國(guó)斌，代偉。波速測(cè)試技術(shù)在昆明地鐵3號(hào)線(xiàn)勘察中的應(yīng)用分析[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012,34（S2）：215-220.
作者：詹金錨 單位：貴州有色地質(zhì)工程勘察公司
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