剪切波波速仪徐州地基勘察案例及单孔检层法解析
作者:admin
发布日期:2020-01-02

       

  随着国家经济建设的迅速发展,城市建设的重要建筑工程勘察中,除进行常规室内外测试工作外,还需进行现场剪切波波速测试工作。岩联小编在本文结合剪切波在徐州市黄金地段户部商都地基勘察中的应用这一实例,分析了剪切波在建筑场地划分中的应用过程。

  在建筑工程勘察中,由于土中含水量的影响,剪切波比其它波速值更易真实地反映土的动力特性,故通常测试地层的剪切波速度Vs。测试的方法主要有检层法、跨孔法和瑞雷波法等。其中以检层法中的单孔检层法使用最为简单和实用,应用也最多,剪切波速测试仪使用的就是这种方法。

  震源要求是产生能量较大、稳定性和重复性好的剪切波震源,主要有击板法、弹簧激振法和定向爆破法3种。弹簧激振法和定向爆破法两种震源产生的能量较大,一般用于测试较深的钻孔,而普遍应用的是击板法。它是将长2m~3m、宽0.3m、厚0.05m左右左右的激振板放在离孔口约1m~3m处的地面上,木板与地面接触良好,木板上需压一定量的重物,通常为大石头、汽车轮胎等重物,用木锤或铁锤水平敲击木板两端,木板与地面产生剪切力,使地层产生剪切波。

  由孔内三分量检波器与地震仪组成。三分量检波器由3个互相垂直的检波器组成(X、Y、Z方向各1个),它们同时被安装在一个密封的钢筒内,垂直方向安装的检波器用于接收纵波,两个水平方向的检波器可接收地表传来的横波。地震仪具有信号增强功能,以便突出有效信号,降低噪声及干扰的影响,提高测试的效果。

  单孔法剪切波测试现场连接如图1所示。测试时,将检波器放至孔底后,自底部向上依地层界面测试。用气筒充气固定检波器,使其紧贴孔壁,地面上用铁锤水平敲击木板两端,敲击所产生的剪切波经地层传播到达测试点,孔中水平检波器接收横波信号,经电缆送入地震仪进行放大、储存和记录。测试点的间隔根据地层界面情况平均1.0m一个测试点,界面处的测试点需重复测试。这种测试方法的好处一是测试时带有深度记号的电缆(或细钢丝绳)不弯曲,保证测试深度的准确性,二是便于追踪剪切波的初至,保证相位不错。

  正反敲击木板两端时,所产生的剪切波波形相位相差180°,这一特征十分有利于剪切波的分辨,意味着我们能够在不同界面点准确测定剪切波的到达时间,可靠求出各层的波速值。

  拟建的户部商都,位置处于徐州市市中心黄金地段,主楼14~15层,群楼4层,带地下停车场,辅房5层,均为框架结构,总建筑面积约22000m2。根据建设单位提供的该工程建筑柱状网图,本次勘察对主楼每个柱下的地质情况进行了详细的勘察,共布置钻孔32个,对附房沿着轴线#孔进行了剪切波测试。具体测试结果见图2和表1。

  由表1和图2可分别看出所测试的两孔的剪切波速值和波速曲线大体上是一致的,这说明该场地的土和岩石的各分层厚度变化相差不大,这与钻孔资料所揭露的各层相应厚度和下面按规范计算的结果均是基本一致的。

  由层平均波速值,根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-201)表4.1.3规定,可将场地土层划分为坚硬土或岩石(Vi500m/s)、中硬土(500≥Vi250)、中软土(250≥Vi140)、软弱土(Vi≤140m/s)等4种类型。由此可得到各个土层的类型,具体结果见表1。

  由上面的公式,可求得相应土层的等效剪切波速,可计算出5#孔和7#孔的剪切波速分别为120.5m/s和130.5m/s,两者的值都小于140m/s。由于两孔的覆盖层厚度分别为9.9m和10.3m,均小于20m,所以根据《建筑抗震设计规范》(GB50011一2001)表4.1.6,本建筑场地类别应为II类。

  地层剪切波速测试是一种简单可行并且有一定可靠度的建筑场地划分方法。通过现场数据采集和资料分析整理,得到了两孔的各相应土层的层平均波速值(见表1)和两孔覆盖层的等效剪切波速,分别为120.5m/s和130.5m/s。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对该建筑场地的各土层性质进行了划分,可得出该建筑场地类别应为II类,这与该场地所施工的36个钻孔资料所揭露的情况在对应层段划分上是基本一致的。

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