波速檢測(cè)技術(shù)在巖土工程勘察中的實(shí)踐

石 泉

廣西壯族自治區(qū)建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司

1 引言

巖土工程在施工過(guò)程中，運(yùn)用勘察方式能夠詳細(xì)了解地質(zhì)條件，使工程在建設(shè)過(guò)程中獲得施工依據(jù)，進(jìn)而提升工程質(zhì)量。由于地質(zhì)條件具有復(fù)雜性，巖土工程在進(jìn)行工程勘察時(shí)往往難度比較大，比較容易發(fā)生疏漏，并且勘察信息以及勘察數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性比較差，通過(guò)波速檢測(cè)運(yùn)用，能夠使信息數(shù)據(jù)整體準(zhǔn)確性得到極大程度保證[1]。

2 波速檢測(cè)技術(shù)概述

波速檢測(cè)這一技術(shù)運(yùn)用比較廣泛，運(yùn)用過(guò)程中，主要方法為單孔檢驗(yàn)層以及跨孔這兩種。就單孔層檢測(cè)來(lái)講，在勘察過(guò)程中，準(zhǔn)確性比較高，在實(shí)際操作時(shí)流程比較簡(jiǎn)單，檢測(cè)時(shí)比較常用。同時(shí)運(yùn)用此種方法時(shí)，需利用鉆具順著一個(gè)方向鉆孔，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效檢測(cè)，測(cè)量過(guò)程中，需通過(guò)地表激發(fā)孔進(jìn)行激發(fā)，然后將地面中的彈性波激發(fā)出來(lái)，運(yùn)用孔內(nèi)檢波器僅進(jìn)行接收，進(jìn)而獲得土層信息?？缈追ㄟ\(yùn)用時(shí)步驟較為煩瑣，實(shí)施時(shí)較為困難，常常不被使用[2]?？缈追ㄐ柙诂F(xiàn)場(chǎng)中取兩個(gè)鉆孔，鉆孔為平行狀態(tài)，振動(dòng)源需設(shè)置于孔的不同深度中，檢測(cè)器需放置在另一個(gè)鉆孔相對(duì)應(yīng)的深度位置，測(cè)量波速為兩孔之間地層實(shí)際傳播時(shí)的速度，這種方法在均勻土層中比較適用，常常用在場(chǎng)地為多層的地層中[3]。震動(dòng)源孔和檢測(cè)孔之間為平行狀態(tài)，在測(cè)試孔實(shí)際深度高于15m情況下，需對(duì)各測(cè)試孔的傾斜方位以及傾斜角進(jìn)行測(cè)量，保證測(cè)量時(shí)的精度，對(duì)于深度不同孔距需展開(kāi)精確計(jì)算。就側(cè)孔平面布置來(lái)講，可以設(shè)置成兩個(gè)孔，可以設(shè)置為多邊形，通過(guò)一個(gè)孔進(jìn)行激發(fā)，多個(gè)孔進(jìn)行接收，為了將震動(dòng)源裝置以及波傳播路徑產(chǎn)生的影響消除，每組使用鉆孔可以為3個(gè)，鉆孔需布設(shè)于一條直線上，并且鉆孔間距需結(jié)合震源容量、試驗(yàn)精度、土層均勻程度等確定。在土層厚，同時(shí)比較均勻，并且震動(dòng)源能量比較大時(shí)，可以將間距適當(dāng)增加[4]。鉆孔測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行布置時(shí)，需詳細(xì)考慮地層實(shí)際情況，結(jié)合地層分布展開(kāi)等距排列。就測(cè)點(diǎn)垂直間距來(lái)講，可以設(shè)置為1m～2m，為了將折射波產(chǎn)生的干擾減少，可以在硬土層和軟土層交界位置硬地層進(jìn)行測(cè)點(diǎn)設(shè)置，同時(shí)將地表附近測(cè)點(diǎn)設(shè)置于孔板下方空距約為0.4的位置。除了上述兩種方法之外，也包括面波法，在測(cè)試表面波法測(cè)試時(shí)，可以使用瞬態(tài)法以及穩(wěn)態(tài)法，對(duì)于穩(wěn)態(tài)法來(lái)講，可以通過(guò)常規(guī)方法。

3 波速檢測(cè)技術(shù)原理

運(yùn)用波速檢測(cè)之前，需對(duì)其技術(shù)原理有充分認(rèn)識(shí)與了解，在此基礎(chǔ)上，才能使檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用巖土工程勘察當(dāng)中的效果得到充分保證，體現(xiàn)出數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，其在運(yùn)用時(shí)，需將波速作為主要依據(jù)，針對(duì)巖土工程呈現(xiàn)出的物理性展開(kāi)分析，進(jìn)而獲得與巖土工程相關(guān)的勘察數(shù)據(jù)，勘察過(guò)程中，主要是通過(guò)技術(shù)反映地震相關(guān)參數(shù)，其中主要為動(dòng)剪切剛度、阻尼比等，利用參數(shù)對(duì)巖石工程安全性進(jìn)行判斷，查看工程是否和標(biāo)準(zhǔn)相符[5]。土體在受到?jīng)_擊時(shí)，就會(huì)發(fā)生一定程度改變，在外力沖擊消失情況下，則外力沖擊難以和應(yīng)變之間保持平衡，出現(xiàn)彈力波，進(jìn)而向四周擴(kuò)散。彈力波在成分上往往比較復(fù)雜，波面以及波體為主要類型。

4 檢測(cè)方法

針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需將準(zhǔn)備工作充分做好，重視場(chǎng)地整合，并準(zhǔn)備激振板，就激振板來(lái)講，需放置于和井口位置距離1.5m位置，避免模板垂線與井口中心之間重合，為保證木板與地面之間保持緊貼，可以在木板上放置重物，在此情況下，能夠使測(cè)量之后獲得的結(jié)果比較準(zhǔn)確。將準(zhǔn)備工作完成之后，可以敲擊木板兩側(cè)，使S波得到極大，在多次敲擊情況下，能夠獲得較為清晰的S波，確定S波之后，可以在垂直方向進(jìn)行鐵板的敲擊，進(jìn)而得到P波[6]。然后使檢測(cè)器置于孔中，做好對(duì)放置位置的控制，最好不太淺，也不是很深，在彈性波信號(hào)向地震儀傳至情況下，地震儀能夠有效存儲(chǔ)與記錄信息，并針對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效分析與處理，測(cè)量時(shí)，需加強(qiáng)對(duì)這些問(wèn)題的關(guān)注。首先，需保證測(cè)量點(diǎn)在布置時(shí)的合理性，詳細(xì)了解地質(zhì)情況下，加強(qiáng)對(duì)測(cè)量點(diǎn)之間距離的控制，距離最好不要過(guò)于緊密，但是也不能過(guò)于松散，一般情況下，測(cè)量點(diǎn)距離應(yīng)為1m-3m,測(cè)量過(guò)程中，需按照由下到上方式進(jìn)行。其次，順縱軸對(duì)木板進(jìn)行敲打，針對(duì)S波進(jìn)行有效測(cè)試，運(yùn)用敲擊方式能夠產(chǎn)生極性存在差異性的S波[7]。再次，運(yùn)用機(jī)打方式對(duì)P波進(jìn)行檢測(cè)，在敲擊振幅難以促進(jìn)能量產(chǎn)生情況下，可以運(yùn)用爆炸方式。最后，做好對(duì)測(cè)試控制，測(cè)試僅能運(yùn)用一次，為了使測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)性得到保證，部分測(cè)點(diǎn)需展開(kāi)重復(fù)測(cè)量。

5 巖土工程勘察內(nèi)涵與重要性

城市不斷發(fā)展過(guò)程中，巖土工程實(shí)際建設(shè)數(shù)量逐漸增加，規(guī)模上也有所擴(kuò)大，建設(shè)時(shí)復(fù)雜性明顯，為了使工程在建設(shè)時(shí)的整體質(zhì)量得到保證，應(yīng)注重勘察工作加強(qiáng)。對(duì)于巖土工程勘察來(lái)講，主要是針對(duì)施工區(qū)域中的水文、地質(zhì)等進(jìn)行勘察，進(jìn)而獲得地質(zhì)參數(shù)以及水文參數(shù)，然后結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際需要，制定科學(xué)、完善施工方案，進(jìn)而使巖土工程在建設(shè)時(shí)的質(zhì)量得到充分保證。不同區(qū)域中，一般地質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)有較大程度不同，在利用勘察技術(shù)時(shí)，不能運(yùn)用一概而論方式，需保證針對(duì)性、合理性，進(jìn)而使獲得的勘察數(shù)據(jù)與勘察信息整體準(zhǔn)確性得到保證，為施工順利、有序展開(kāi)創(chuàng)造良好條件[8]。巖石工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了使各項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)準(zhǔn)確性以及可靠性得到保證，需對(duì)巖石工程相關(guān)勘察工作重要性形成清晰且明確的認(rèn)識(shí)。實(shí)際勘察時(shí)，測(cè)點(diǎn)布置的不合理或者是未能對(duì)其進(jìn)行全面分析，都可能會(huì)出現(xiàn)較多實(shí)際性問(wèn)題。受勘察過(guò)程與勘察結(jié)果影響，設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方案過(guò)于保守，或者是方案安全性有所缺失情況下，都會(huì)使工程成本有所增加。在針對(duì)巖石工程進(jìn)行勘察時(shí)，需結(jié)合場(chǎng)地結(jié)構(gòu)、場(chǎng)地條件等選擇科學(xué)勘察手段。就巖土工程總預(yù)算來(lái)講，勘察費(fèi)用所占比例比較少，怎樣及時(shí)獲得與工程相適應(yīng)的數(shù)據(jù)與資料是應(yīng)重點(diǎn)思考的問(wèn)題，如果技術(shù)手段使用缺乏合理性，將會(huì)影響最終調(diào)查結(jié)果準(zhǔn)確性。因此巖土工程進(jìn)行建設(shè)過(guò)程中，不能對(duì)勘察實(shí)施重要性有所忽視，避免對(duì)施工方案與施工質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，保證施工安全性以及工程使用質(zhì)量。

6 波速檢測(cè)技術(shù)在巖土工程勘察中的實(shí)際運(yùn)用

6.1 判斷地層類型、場(chǎng)地類型、卓越周期

在針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)具體類型進(jìn)行判斷時(shí)，需將抗震設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范作為依據(jù)，具體實(shí)施時(shí)，可以從這幾方面進(jìn)行：首先，展開(kāi)鉆孔施工工作，進(jìn)而展開(kāi)波速檢測(cè)，在測(cè)量時(shí)，如果波速分別為205/S和206/S，并且覆蓋層實(shí)際厚度為28m、29m時(shí)，結(jié)合上述數(shù)據(jù)能夠得出，施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地類別屬于2，地類層屬于中軟土。進(jìn)而作業(yè)周期判斷時(shí)，運(yùn)用相關(guān)的方法對(duì)場(chǎng)地周期進(jìn)行計(jì)算。在測(cè)量?jī)煽讜r(shí)，可以運(yùn)用地脈動(dòng)方法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量之后獲得的卓越周期以及通過(guò)公式計(jì)算得出的卓越周期重合度比較高，由此可見(jiàn)，通過(guò)單孔檢層法判斷場(chǎng)地類型和地形類層準(zhǔn)確度數(shù)方面比較高。

6.2 估算巖土具體承載力

估算巖土實(shí)際承載力時(shí)，可以運(yùn)用剪切速波方法。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出，剪切速波值與巖土實(shí)際承載力之間存在一定比例關(guān)系，一般情況下，淤泥巖土層實(shí)際剪切波速為65m/s～85m/s時(shí)，存在值為7.1t/m2～9.5t/m2，軟塑粉質(zhì)黏土、粉土、松散砂石共同構(gòu)成巖石中形成的剪切波速值得為141m/s～148m/s，承載力為9.1t/m2～12.3t/m2。對(duì)于硬塑粉質(zhì)黏土、密實(shí)的中粗砂來(lái)講，共同構(gòu)成巖石在剪切波速值上為260m/s～280m/s，存在值為19t/m2～21t/m2[9]。在此情況下，可以進(jìn)行粗略估計(jì)，對(duì)于巖土來(lái)講，在存在大粒徑砂礫和質(zhì)地比較堅(jiān)硬砂礫情況下，承載能力會(huì)比較大，進(jìn)而剪切波速值也會(huì)比較大，如果存在小粒徑砂礫，或者是砂礫比較年軟，將會(huì)使其呈現(xiàn)出較小承載力，進(jìn)而剪切波速值會(huì)比較小。巖層實(shí)際承載能力與巖土在施工過(guò)程中的安全性聯(lián)系較為緊密，在正式施工之前，需對(duì)承載能力進(jìn)行充分了解與詳細(xì)計(jì)算，進(jìn)而使施工環(huán)境與施工人員安全性得到充分保證。

6.3 對(duì)砂性土地震液化態(tài)勢(shì)進(jìn)行判別

針對(duì)砂性土展開(kāi)地震液化態(tài)勢(shì)判斷時(shí)，需結(jié)合地震實(shí)際烈度，利用施工區(qū)域當(dāng)中深度為15m這一區(qū)域范圍中巖石展開(kāi)地震液化態(tài)方面的判斷。實(shí)際判斷過(guò)程中，需將國(guó)家相關(guān)規(guī)范與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為參考，運(yùn)用相關(guān)公式針對(duì)剪切波速值展開(kāi)計(jì)算，通過(guò)公式計(jì)算時(shí)，如果得出的數(shù)值與實(shí)際測(cè)量值之間相比比較小，則可以判斷砂性土層不存在液化情況。一般情況下，施工范圍中，孔深5m到9m范圍中巖性土層在砂質(zhì)上為粉砂，就剪切波速來(lái)講，臨界值為116m/s到142m/s，剪切波在測(cè)量時(shí)的實(shí)際數(shù)值為171m/s到177m/s，處于此范圍中時(shí)，砂性土往往會(huì)出現(xiàn)部分液化情況，其余孔深砂土不存在液化情況。

6.4 獲取工程動(dòng)力參數(shù)

進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，往往會(huì)涉及比較多的內(nèi)容，工程動(dòng)力參數(shù)便是十分重要組成，因此此方面是一項(xiàng)勘察時(shí)不能忽視的內(nèi)容。這方面勘察工作有效實(shí)施，能夠使巖土工程建設(shè)獲得有效支持。將波速檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用于工程動(dòng)力參數(shù)中時(shí)，可以從這幾方面進(jìn)行：首先勘察工程動(dòng)力參數(shù)時(shí)，主要是將S波彈性波速以及P波具體彈性波速作為依據(jù)，在此情況下，能夠使參數(shù)在勘察時(shí)的準(zhǔn)確性得到準(zhǔn)確保證，實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，需根據(jù)相關(guān)公式。將技術(shù)運(yùn)用于工程動(dòng)力參數(shù)中時(shí)，應(yīng)注重抗震性的體現(xiàn)，針對(duì)地層彈性參數(shù)展開(kāi)檢驗(yàn)，具體實(shí)施時(shí)運(yùn)用單孔檢驗(yàn)形式，進(jìn)而獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，展開(kāi)剪切波速相關(guān)分析，在數(shù)據(jù)得以確定情況下，運(yùn)用計(jì)算公式將巖土層彈性具體參數(shù)計(jì)算出來(lái)，進(jìn)而獲得工程動(dòng)力參數(shù)，進(jìn)而促進(jìn)巖土工程順利展開(kāi)。

7 結(jié)束語(yǔ)

總之，當(dāng)前巖土建設(shè)在規(guī)模上有所增加，工程質(zhì)量受到了廣泛關(guān)注，為了使工程能夠順利進(jìn)行，正式施工之前，需開(kāi)展對(duì)應(yīng)勘察工作。由于不同區(qū)域巖石種類會(huì)有所不同，因此在勘察時(shí)需保證針對(duì)性，根據(jù)實(shí)際情況下運(yùn)用科學(xué)勘察技術(shù)，進(jìn)而使結(jié)果準(zhǔn)確性得到充分保證。通過(guò)波速檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用，能夠以精準(zhǔn)、科學(xué)方式對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)評(píng)價(jià)，可行性較高，并且這項(xiàng)技術(shù)在使用時(shí)能夠使巖石在施工時(shí)的安全性得到充分保證，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。