宿州市基于單孔波速法測試對巖土體的工程特性研究

張海濤 馮松寶 丁點點

摘 要：為研究安徽省宿州市的巖土工程性質(zhì)，選用單孔法波速法測試，在實驗區(qū)取三個鉆孔，對各個鉆孔不同巖土層的波速值及動態(tài)參數(shù)多次測量并進(jìn)行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明：實驗區(qū)各層土巖性各異，最上層淤泥質(zhì)黏土的抗動力變形能力較低，動力變形較強，選取地基場地工程性質(zhì)不穩(wěn)定；而鉆孔最底層微風(fēng)化花崗巖抗動力變形能力較強，動力變形能力較低，地基場地工程性質(zhì)較穩(wěn)定。如果進(jìn)行場地建設(shè)，可以選取最底層作為地基。

關(guān)鍵詞：安徽宿州市；單孔波速測試；動力變形；巖土工程性質(zhì)

中圖分類號：TV554 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0134-02

Abstract： In order to study the geotechnical engineering properties of Suzhou City in Anhui Province， the wave velocity value and dynamic parameters of different rock and soil layers in three boreholes were measured and statistically analyzed. The results show that each layer of soil in the experimental area is different in lithology， and the resistance to dynamic deformation of the uppermost muddy clay is lower， and the dynamic deformation is stronger， and the engineering properties of the selected foundation sites are unstable. On the other hand， at the bottom of the borehole， the aeolian granite has strong resistance to dynamic deformation， low dynamic deformation ability and stable engineering properties of the foundation site. If the site construction， you can select the lowest ground as a foundation.

Keywords： Suzhou City， Anhui province； wave velocity measurement of single hole； dynamic deformation； geotechnical engineering properties

引言

單孔波速測試法采用的是孔中接收，地面激振的方法來進(jìn)行[1]。先將三分量檢波器放入孔中，氣囊充氣使檢波器貼壁，在距孔口1-2m處用重錘錘擊上壓重物的木板激發(fā)地震波：垂直方向敲擊，激發(fā)出縱波，水平方向敲擊，激發(fā)橫波；按1m的間距由下而上接收擊振信號，使用動測儀接收波動信號[2-3]。應(yīng)用剪切波分析軟件對現(xiàn)場實測波形進(jìn)行處理分析，確定縱波、橫波的初至?xí)r間，計算橫、縱波速度，繪制波速隨深度的變化曲線圖，利用橫、縱波速值計算各測點巖土層的動彈性模量、動剪切模量，并對各個鉆孔不同巖土體的波速值及動態(tài)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析[4-5]。

1 實驗區(qū)單孔波速測試

實驗區(qū)位置：

宿州市位于安徽省北部，東與宿遷接壤，再向東北為徐州市，向西與河南省商丘市相鄰，西北則為山東省菏澤，南與安徽省蚌埠、淮北相連。介于東經(jīng)116°09′-118°10′、北緯33°18′-34°38′之間，總面積9787平方千米。

目前宿州市正致力于開發(fā)建設(shè)，許多大型的工程都處于在建狀態(tài)，因此對宿州市巖土體各種力學(xué)參數(shù)的研究就顯得十分必要。

根據(jù)實驗原理選用相應(yīng)的實驗器材在實驗區(qū)進(jìn)行單孔波速測試，得出的實驗結(jié)果如表1所示。

2 大夫腦廠址單孔波速測試成果分析

2.1 單孔波速測試波速及動態(tài)參數(shù)計算

對成果表進(jìn)行整理計算，單孔法波速測試，取平均值做為巖體各項指標(biāo)的代表值[6]，巖體波速動態(tài)參數(shù)見表2。

2.2 單孔波速結(jié)果分析

由上述成果表分析出數(shù)據(jù)可知，巖性為淤泥質(zhì)黏土，橫波波速為269m/s，縱波波速為786m/s；巖性為礫質(zhì)黏土，其平均橫波波速327m/s，平均縱波波速885m/s；巖性為全風(fēng)化花崗巖，橫波平均波速為462m/s，縱波平均波速為1161m/s；巖性為強風(fēng)化花崗巖，橫波平均波速為916m/s，縱波平均波速為1960m/s；巖性為中風(fēng)化花崗巖，橫波平均波速為1684m/s，縱波平均波速為3324m/s；巖性為微風(fēng)化巖，橫波平均波速微2368m/s，縱波平均波速微4408m/s。從巖性角度來看，當(dāng)巖性為微風(fēng)化巖，其巖質(zhì)地基地層單孔波速值最高[9-11]，說明此巖層地基持力層的巖體整體性很

好，強度很高，有利于場地的整體穩(wěn)定性。

2.3 動態(tài)參數(shù)分析

研究區(qū)動態(tài)參數(shù)即是動泊松比、動剪模量、動彈模量[7]。不同巖層的動態(tài)參數(shù)數(shù)值反映著巖土的不同程度變形。

動彈模量越大抵抗動力變形能力越強，由單孔測試及計算得出淤泥質(zhì)黏土的動彈模量為0.56GPa，礫質(zhì)黏土動彈模量平均值為0.83GP，動彈模量平均值為1.63GPa是全風(fēng)化花崗巖，強風(fēng)化花崗巖動彈模量平均數(shù)值為6.78GPa，中風(fēng)化花崗巖平均動彈模量數(shù)值為21.16GPa，微風(fēng)化花崗巖動彈模量為39.41GPa。由此可見，淤泥質(zhì)黏土層的抵抗動力變形最弱，微風(fēng)化花崗層抵抗動力變形能力最強。

同樣，淤泥質(zhì)黏土的動泊松比0.43，礫質(zhì)黏土的動泊松比平均值為0.42，中風(fēng)化花崗巖動泊松比平均值為0.33，全風(fēng)化花崗巖動泊松比平均值0.41，強風(fēng)化花崗巖動泊松比平均值為0.36，微風(fēng)化花崗巖動泊松比為0.28，而動泊松比值越小，巖體越不容易產(chǎn)生動力變形，所以，泊松比為0.43的與你質(zhì)黏土最容里產(chǎn)生動力變形，泊松比為0.30的微風(fēng)化花崗巖最不容易產(chǎn)生動力變形[12-15]。通過對研究區(qū)單孔波速測試結(jié)果分析可以得出，在巖土體動力學(xué)方面，最底層微風(fēng)化花崗巖地基工程特性比較穩(wěn)定。

3 結(jié)束語

在系統(tǒng)的使用單孔波速法測試研究區(qū)巖性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)分析與公式計算得出了如下結(jié)果：

（1）單孔波速測試得出橫波縱波波速越快，巖土性質(zhì)越好。當(dāng)平均橫波波速269m/s，縱波波速為786m/s時該土為淤泥質(zhì)粘性土，而當(dāng)平均橫波波速2368m/s，縱波波速為4408m/s時該土為微風(fēng)化花崗巖。

（2）動態(tài)參數(shù)可以看出，微風(fēng)化花崗巖的動彈模量為39.41GPa，動剪模量15.2GPa，動泊松比為0.30，若選擇地基，建在微風(fēng)化花崗巖層上，該巖層不易產(chǎn)生動力變形，抗動力變形能力強，地基工程特性比較穩(wěn)定。

（3）通過橫波、縱波以及動態(tài)參數(shù)可以得出微風(fēng)化花崗巖的工程特性最為穩(wěn)定，淤泥質(zhì)粘性土工程特性最不穩(wěn)定。

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