场地剪切波传播速度的测定

卫珂

（武汉九方工程技术有限责任公司，武汉 430000）

场地剪切波传播速度的测定

卫珂

（武汉九方工程技术有限责任公司，武汉 430000）

通过一个实际的测试案例，采用速度检层法，在广州北区域某一场地进行钻孔测试，根据场地岩土层波速测试原理，对该钻孔各个测点横波和纵波初至时刻的测定，通过有关公式计算出场地剪切波的传播速度，最终确定场地类别。

场地；岩土层；剪切波；测试；波速

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.027

1 场地波速测定的方式和理论依据

首先在需要测试的区域选定一个可以钻孔的地段进行钻孔操作，钻孔深度设定为26m左右，波速测试将在钻孔中进行。沿着钻孔每隔一定的距离设定一个测试点，震源由地面振动提供，通过读取振动所产生的震动波的初至时刻和走时来计算振动波的传播速度。

为取得场地土层沿着深度各个测点的剪切波数据，只能逐层做振动检测，也就是采用速度检层法对场地的工程地震钻孔进行测试，沿着孔深每一岩土层界面设一个测点，由于该场地一般为大于两米的岩层，所以每隔两米左右设一个测试点，用速度检层法测得的波速是钻孔内相邻两侧点中间岩土层的平均剪切波速，首先从波速测试仪记录各个测点的横波、纵波的初至时刻(纵波tp或横波ts），再根据震源的起始时刻（t）来确定振动波的走时（T），即T=t-tp或T=t-ts，然后由钻孔中的测点深度与震源到孔的距离确定波的传播距离（h），根据以下公式即可分别确定横波与纵波的传播速度：Vi=hi/（ticosαi-ti-1cosαi-1），式中：Vi为波在各层的传播速度；hi为钻孔内各个测点的厚度；ti为横波、纵波到各个测点的走时；αi为横波、纵波入射到孔壁的夹角。

2 测试系统及性能

本次振动测试使用的仪器系统由波速测量探头一套，触发传感器一台，数据采集器一台，笔记本电脑一台以及供电系统组成。其中波速测量探头为JBT-2型井下测量探头，主要技术指标：三分向、通频带28～200Hz、相对位差少于3°、灵敏度60V·s/m、可测孔径为直径60～90mm；触发传感器使用的是由中国地震局工程力学研究所生产的JBC1型触发传感器，主要技术指标：水平垂直两向、通频带28-200Hz、相对位差少于3°、灵敏度28V·s/m；数据采集器使用的是由武汉岩海工程技术开发公司生产的RS-1616k浮点动测仪，该套仪器具有性能稳定，操作方便，相对相位误差小，分辨率高的特点，采样间隔可达10~65535μs，A/D转换为16位，放大倍数为8位。

3 波速测试结果和数据

该场地土层剪切波速测试数据经过计算分析，得出如表1所示数据。

表1 土地层剪切波速数据及结果

4 场地土层类型与建筑场地类别划分

按照《建筑抗震设计规范》的规定，建筑场地的类别划分应以土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度为准。规范规定：建筑的场地类别应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为四类（见表2）。

表2 4种场地类别

一般情况下，场地覆盖层厚度的确定应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的距离确定，而土层的等效剪切波速Vse应按下列公式计算：Vse=d0/t

式中：d0为计算深度，m，取覆盖层厚度和20m两者的较小值；t为剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；di为计算深度范围内第i土层的厚度，m；vsi为计算深度范围内第i土层的剪切波速，m/s；n为计算深度范围内土层的分层数。

经过计算，得出工程地震钻孔的场地土层等效剪切波速Vse= 202m/s；场地覆盖层厚度为20m，根据上表查得场地土类别为中软土，钻孔所在位置的建筑场地类别为Ⅱ类。

【1】刘红帅,郑桐,齐文浩,兰景岩.常规土类剪切波速与埋深的关系分析[J].岩土工程学报，2010(7)：34.

The Determination of Shear Wave Velocity

WEIKe
（WuhanGeophysicsEngineeringTechnologyCo.Ltd.,Wuhan430000,China）

Inthispaper,throughapracticaltestcaseinwhichthespeeddetectionlayermethodisadoptedinnorthareaofGuangzhoutomake a Accordingto the principle ofwave velocitymeasurement in the field of rock and soil layer, test the drilling of initial arrival time of transverse wave and longitudinal wave about measuringpoint,throughtheformulatocalculatetheareaofshearwavevelocity,ultimatelydeterminethetypeofsite.

site;rockandsoillayer;shearwave;test;wavevelocity

TU411

A

1007-9467（2016）07-0045-01

2016-6-19

卫珂（1980~），男，湖北武汉人，助理工程师，从事岩土动力参数测试研究，（电子信箱）hermanshan@163.com。