剪切波測(cè)試技術(shù)在高層建筑地基勘察中的應(yīng)用分析

李冬梅

摘 要：地基勘察是高層建筑建設(shè)過(guò)程中一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)，尤其當(dāng)前社會(huì)發(fā)展迅速，人們對(duì)地基勘察技術(shù)要求越來(lái)越高。波速測(cè)試技術(shù)經(jīng)多年的發(fā)展日漸成熟，憑借其準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)捷等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在工程建設(shè)之中。本文闡述了單孔法測(cè)試剪切波的原理與方法，并結(jié)合具體工程實(shí)例對(duì)剪切波測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討，以期為剪切波技術(shù)在高層建筑地基勘察中的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：剪切波測(cè)試技術(shù)；高層建筑；地基勘察；應(yīng)用；分析

地基勘察中縱波速度受土中含水量的影響較大，干擾土動(dòng)力特性的勘測(cè)準(zhǔn)確性，因此常對(duì)土的剪切波速進(jìn)行測(cè)量，其中單孔法是較為常用的方法，受到多數(shù)工程技術(shù)人員的青睞，被廣泛應(yīng)用在石油、路橋、礦井、水利水電以及民用建筑工程的地基勘察工作中；并且其獲得的較為精準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果，為后期工程施工的順利進(jìn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。鑒于此種情況本文將重點(diǎn)探討單孔法波速測(cè)試的相關(guān)知識(shí)。

1 波速測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)

波速測(cè)試能測(cè)量瑞雷面波、剪切波以及壓縮波在巖體中的傳播速度，減少室內(nèi)測(cè)量時(shí)出現(xiàn)的誤差，尤其在場(chǎng)地土類型和建筑場(chǎng)地類別確定上具有較大優(yōu)勢(shì)，而且能從中獲得土層軟硬程度、固結(jié)特性以及土層厚度等重要參數(shù)。同時(shí)還可對(duì)動(dòng)彈性模量、動(dòng)剪切模量等工程動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，為工程建設(shè)提供有力的理論依據(jù)。剪切波測(cè)試的方法包括面波法、跨孔法以及單孔法等，其中單孔法比較常用。

2 單孔法測(cè)試原理及步驟

單孔測(cè)試原理與步驟是測(cè)試工作得以順利進(jìn)展的理論基礎(chǔ)，因此有必要對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，使技術(shù)人員明白測(cè)試過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，以提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.1 單孔法測(cè)試原理

單孔法測(cè)試的原理為：在地面上通過(guò)激發(fā)波發(fā)生裝置使其放射出彈性波，而安裝在孔內(nèi)的檢波器負(fù)責(zé)彈性波的接收，不過(guò)其接收的波只是橫波的水平分量，鑒于橫波的水平分量和橫波的傳播速度相等，因此測(cè)量時(shí)常用測(cè)得的橫波分量速度代替橫波的傳播速度。另外利用下列公式便可計(jì)算出剪切波的傳播速度VS。

2.2 測(cè)試步驟

單孔法測(cè)試主要包括放置儀器、布置測(cè)點(diǎn)、激振以及接收三個(gè)環(huán)節(jié)，其中放置儀器的具體操作為：將三分量檢波儀器置于預(yù)定深度的孔內(nèi)，并使其緊貼孔壁固定牢固；布置測(cè)點(diǎn)時(shí)需充分考慮土層具體情況，要求垂直方向上測(cè)點(diǎn)之間相距保持在1～3m范圍。當(dāng)遇到土層變化時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)點(diǎn)密度；激振常采用地震方式進(jìn)行，即將一厚度適中的木板設(shè)置在和孔口相距1～3m的位置，接著使用大錘對(duì)木板的兩端進(jìn)行錘擊，以產(chǎn)生反向和正向兩個(gè)方向的剪切波；在鉆孔合適深度處利用三分量檢波器，接收正反兩個(gè)方向的剪切波，并對(duì)波形的可判讀以及完整性進(jìn)行檢查和記錄。

3 具體工程實(shí)例

3.1 工程概況介紹

3.2 剪切波測(cè)試操作

在充分分析該建筑工程設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，擬采用單孔法進(jìn)行波速測(cè)試。使用的器材包括記錄儀、出發(fā)器、井下檢波器、振源等。具體測(cè)試步驟為：在地面上與鉆孔距離1m左右的位置處安裝帶有觸發(fā)器的木板，使用18磅鐵錘分別錘擊木板兩端產(chǎn)生縱波，安裝在鉆孔壁的三分量檢波器接收來(lái)自地面上的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)測(cè)量放大器將信號(hào)放大，進(jìn)行一系列操作處理后儲(chǔ)存在專門(mén)的硬盤(pán)上，最后借助計(jì)算機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。在該工程中對(duì)6個(gè)鉆孔進(jìn)行了波速測(cè)試。

3.3 確定場(chǎng)地覆蓋層厚度

確定場(chǎng)地覆蓋層厚度時(shí)應(yīng)參考《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，即需依據(jù)剪切波速超過(guò)500m/s堅(jiān)硬土或土層頂面至地面的距離。該工程中測(cè)孔深度均達(dá)到了20m，但并未提及剪切波速是否超過(guò)500m/s，為此對(duì)工程周圍巖土勘察資料進(jìn)行充分分析，在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，最后得出該場(chǎng)地覆蓋層的厚度超過(guò)65m的結(jié)論。

3.4 確定場(chǎng)地土類型和場(chǎng)地類別

3.5 計(jì)算卓越頻率與周期

目前工程建設(shè)時(shí)非常注重防震設(shè)計(jì)，為此需要充分了解建筑工程場(chǎng)地的卓越周期和頻率，進(jìn)而采取有效的措施提升建筑工程防震性能。在該建筑工程中對(duì)場(chǎng)地卓越頻率和周期的計(jì)算通常運(yùn)用下列經(jīng)驗(yàn)公式：

根據(jù)公式可計(jì)算出不同測(cè)試孔的卓越頻率和周期，該工程不同測(cè)試孔的卓越頻率和周期具體數(shù)據(jù)如表2所示：

4 總 結(jié)

目前，高層建筑建設(shè)時(shí)為保證地基質(zhì)量需采取有效方法對(duì)工程的地基進(jìn)行勘察，而單孔法測(cè)試剪切波法具有操作方便、簡(jiǎn)單、快速等優(yōu)點(diǎn)，因此在高層建筑地基勘察中應(yīng)用較為廣泛。為此勘察單位應(yīng)結(jié)合工程設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，利用剪切波測(cè)試技術(shù)對(duì)工程場(chǎng)地的卓越頻率與周期、覆蓋層厚度、場(chǎng)地類別、場(chǎng)地土類型，并嚴(yán)格按照測(cè)量規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為高層建筑的后期施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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