波速检测技术在岩土工程勘察中的具体应用.pdf
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1、2023.10Doors&Windows1 1前言前言岩土工程勘察是了解现场地质条件的重要途岩土工程勘察是了解现场地质条件的重要途径径,而地质条件具有复杂性而地质条件具有复杂性,勘察期间可能受到诸多勘察期间可能受到诸多内外部因素的影响内外部因素的影响,导致勘察结果缺乏准确性导致勘察结果缺乏准确性。波波速检测技术是岩土工程勘察中的重要技术形式速检测技术是岩土工程勘察中的重要技术形式,具具有准确性高的优势有准确性高的优势,因此探讨此项技术在岩土勘察因此探讨此项技术在岩土勘察工程中的应用策略具有必要性工程中的应用策略具有必要性。2 2工程概况工程概况某工程项目位于海积加山前冲积相平地某工程项目位于海
2、积加山前冲积相平地,拟建拟建场地的地面标高最大为场地的地面标高最大为213213m m,最小为最小为1 1.2424m m,现场分现场分布淤泥质黏土布淤泥质黏土、淤泥质粉质粘土淤泥质粉质粘土、强风化云母片岩等强风化云母片岩等(按自上而下的顺序按自上而下的顺序),),堆积平原地貌第四纪沉积物堆积平原地貌第四纪沉积物厚度在厚度在150150m m以上以上。同时同时,地下水对项目建设活动产地下水对项目建设活动产生干扰生干扰,为探明场地土类型为探明场地土类型、场地类别及卓越周期场地类别及卓越周期,在岩土勘察中采用波速检测技术在岩土勘察中采用波速检测技术,根据勘察数据进根据勘察数据进行计算行计算、分析分
3、析。3 3岩土勘察的主要目标岩土勘察的主要目标在本工程项目的勘察工作中在本工程项目的勘察工作中,重点对建设现场重点对建设现场的岩体和土体开展勘察活动的岩体和土体开展勘察活动,以期实现如下目标以期实现如下目标:准准确划分岩确划分岩、土界限土界限,明确岩体明确岩体、土体的分布范围土体的分布范围;探明探明覆盖层厚度变化覆盖层厚度变化、岩溶发育特征岩溶发育特征,根据勘察资料划分根据勘察资料划分场地岩土工程和岩体质量单元场地岩土工程和岩体质量单元;测定岩土体的物理测定岩土体的物理力学指标力学指标,结合水文条件进行地基承载力的综合判结合水文条件进行地基承载力的综合判断断;确定岩体基本质量等级确定岩体基本质
4、量等级,明确岩溶特性并评估地明确岩溶特性并评估地基是否会受到岩溶的影响基是否会受到岩溶的影响;评价边坡的稳定性评价边坡的稳定性,参考参考现场地质条件和水文条件现场地质条件和水文条件,提出边坡支护方案提出边坡支护方案;评价评价场地和地基的地震效应场地和地基的地震效应,为工程抗震设计提供参考为工程抗震设计提供参考;选择承载性能良好的地基持力层选择承载性能良好的地基持力层。4 4波速检测技术的应用原理波速检测技术的应用原理(1 1)单孔法单孔法。单孔法可用于勘察软单孔法可用于勘察软、硬度变化明硬度变化明显的地层显的地层,经过测试后经过测试后,确定地面与测点间的平均波确定地面与测点间的平均波速速。按照
5、激振按照激振、接收部位的不同接收部位的不同,分为上孔法和下孔分为上孔法和下孔法法,其中上孔法在孔底激振其中上孔法在孔底激振、地面接收地面接收,下孔法在地下孔法在地面激振面激振、孔底接收孔底接收。在应用单孔法时在应用单孔法时,要求钻孔的孔要求钻孔的孔壁保持垂直壁保持垂直,孔洞维持稳定孔洞维持稳定,在确保钻孔质量无误的在确保钻孔质量无误的前提下前提下,向指定深度内向指定深度内、临近孔壁的位置放置三分量临近孔壁的位置放置三分量探测器或声波探头探测器或声波探头。激发振源装置的模板尺寸为激发振源装置的模板尺寸为20002000mmmm300300mmmm5050mmmm,根据钻孔的布设情况进行板根据钻孔
6、的布设情况进行板的调整的调整,使板长方向的垂直线对准孔中心使板长方向的垂直线对准孔中心。板的两板的两端用锤子水平撞击时端用锤子水平撞击时,板与地面间发生摩擦板与地面间发生摩擦,产生水产生水平剪切波平剪切波,经过两次相反方向的冲击后经过两次相反方向的冲击后,获得两组极获得两组极性相反的剪切波性相反的剪切波。横波试验的测点按垂直间距横波试验的测点按垂直间距1 1mm3 3m m有序布置有序布置,遇层位变化的部位时遇层位变化的部位时,加密布设测点加密布设测点。各测点均要经过多次测试各测点均要经过多次测试,尽可能消除偶然因素对尽可能消除偶然因素对测试结果准确性的影响测试结果准确性的影响。(2 2)跨孔
7、法跨孔法。跨孔法在均匀土层的勘察中具有跨孔法在均匀土层的勘察中具有可行性可行性。在勘察现场布设两个平行的钻孔在勘察现场布设两个平行的钻孔,向某个向某个孔的不同深度放置振动源孔的不同深度放置振动源,向另一孔与振源对应深向另一孔与振源对应深度位置放置检波器度位置放置检波器,形成振动源孔和检测孔形成振动源孔和检测孔,测量后测量后确定的两孔间的地层传播速度则为波速确定的两孔间的地层传播速度则为波速。测试孔的测试孔的深度在深度在1515m m以上时以上时,需测定孔的倾角和倾斜方位需测定孔的倾角和倾斜方位,计计算不同深度的孔距算不同深度的孔距。测试孔的布置方式灵活测试孔的布置方式灵活,可采可采取两个孔平行
8、布置的常规方式取两个孔平行布置的常规方式,也可按一个激发孔也可按一个激发孔对应多个接收孔的数量关系进行配置对应多个接收孔的数量关系进行配置,即多边形布即多边形布孔孔,在设置多个接收孔后在设置多个接收孔后,用各孔的测试结果进行相用各孔的测试结果进行相互校核互校核。为减弱振动源装置对测试的影响为减弱振动源装置对测试的影响,每组的每组的钻孔数量均为钻孔数量均为3 3个个,相邻两孔的间距根据试验精度相邻两孔的间距根据试验精度、土层均匀性等条件做灵活的控制土层均匀性等条件做灵活的控制,根据经验根据经验,岩层岩层、土层的孔距分别以土层的孔距分别以8 8mm1515m m、2 2mm5 5m m为宜为宜,若
9、具有较若具有较强的振动源能量且勘察现场的土层较厚强的振动源能量且勘察现场的土层较厚,可按较大可按较大的孔间距布孔的孔间距布孔。钻孔后钻孔后,各孔需共处相同的直线各孔需共处相同的直线。折射波对测试产生影响折射波对测试产生影响,为削弱此影响为削弱此影响,在软在软、硬土硬土层交界部位的硬地层设测点层交界部位的硬地层设测点。(3 3)面波法面波法。面波法测试可采用稳态法或瞬态面波法测试可采用稳态法或瞬态波速检测技术在岩土工程勘察中波速检测技术在岩土工程勘察中的具体应用的具体应用张武红张武红太原市兴华岩土工程勘察质量检测有限公司太原市兴华岩土工程勘察质量检测有限公司摘摘要要:文章结合某工程实际案例文章结
10、合某工程实际案例,首先了解该项目的岩土勘察目标首先了解该项目的岩土勘察目标,提出测试方法提出测试方法,采用单孔法对岩土地层类型采用单孔法对岩土地层类型、卓越周卓越周期期、工程动力参数工程动力参数、岩土承载值等进行判断与计算岩土承载值等进行判断与计算,结果显示该技术能够准确测量出岩土的弹性波速结果显示该技术能够准确测量出岩土的弹性波速,为工程设计提供所需的地为工程设计提供所需的地质数据质数据。关键词关键词:波速检测波速检测;岩土工程勘察岩土工程勘察;岩土承载力值岩土承载力值DOI:10.12258/j.issn.1673-8780.2023.20.079应用与实践应用与实践2352023.10D
11、oors&Windows法完成法完成。对于稳态法对于稳态法,其原理是在地表放置激振器其原理是在地表放置激振器,向地面施加稳态强迫振动向地面施加稳态强迫振动,装置施加的能量通过振装置施加的能量通过振动波发生传播动波发生传播,再进行测量再进行测量、计算分析计算分析。若频率为常若频率为常数数,测量波长测量波长LRLR后即可计算出波速后即可计算出波速。该方法在均匀该方法在均匀、单一地层的勘察中具有可行性单一地层的勘察中具有可行性,无需钻孔无需钻孔,操作便操作便捷捷,但测试孔深较浅但测试孔深较浅,难以满足深部地层的测试要难以满足深部地层的测试要求求。测试中测试中,在振动源的一侧设在振动源的一侧设2 2
12、3 3个低频检波器个低频检波器,将振动源作为测量线的零点将振动源作为测量线的零点。稳态激振时稳态激振时,检波器检波器在示波器中被移动至同一相位振动波形时在示波器中被移动至同一相位振动波形时,波长则波长则恰好对应的是两个检波器的距离恰好对应的是两个检波器的距离。5 5波速检测技术在岩土工程勘察中的应用要点波速检测技术在岩土工程勘察中的应用要点在明确波速检测技术的细分形式及应用原理在明确波速检测技术的细分形式及应用原理后后,进行技术应用要点的深入探讨进行技术应用要点的深入探讨,此处以原位单孔此处以原位单孔波速测试为例波速测试为例,提出其在岩土工程勘察中的应用要提出其在岩土工程勘察中的应用要点点,具
13、体如下具体如下。5 5.1 1检测方法检测方法检测前检测前,整平施工现场整平施工现场,清理不利于检测的障碍清理不利于检测的障碍物物,准备长准备长2 2.5 5m m、宽宽0 0.3 3m m、厚厚0 0.1 1m m的激振板的激振板,将其布设将其布设在距离井口在距离井口1 1.5 5m m的位置的位置,模板中垂线恰好对准井口模板中垂线恰好对准井口中心时表明激振板的布设位置合理中心时表明激振板的布设位置合理,随后向激振板随后向激振板上放置重量为上放置重量为500500kgkg10001000kgkg的重物的重物,目的在于通过目的在于通过重物施加压力重物施加压力,使激振板与地面紧密接触使激振板与地
14、面紧密接触,以提高测以提高测量结果的准确性量结果的准确性。激振板布设到位后激振板布设到位后,通过多次敲通过多次敲打两端的方法产生打两端的方法产生S S波形波形,期间进行波形采集期间进行波形采集,在获在获得得3 3次清晰的次清晰的S S波形后波形后,垂直敲击井口一端的铁板垂直敲击井口一端的铁板,产生产生P P波波。孔内特定深度的三分量检波器将接收的孔内特定深度的三分量检波器将接收的弹性波信号传输给地震仪弹性波信号传输给地震仪,进行数据的记录进行数据的记录、存储存储,技术人员可根据测试获取到的数据进行处理技术人员可根据测试获取到的数据进行处理、分析分析,对被测范围内的地质条件做出评价对被测范围内的
15、地质条件做出评价,同时同时,在岩土勘在岩土勘察中应用波速检测技术时察中应用波速检测技术时,需合理规划钻孔位置并需合理规划钻孔位置并以合适的尺寸钻孔以合适的尺寸钻孔,向孔内放置精度高向孔内放置精度高、稳定性良好稳定性良好的传感器的传感器,做固定处理做固定处理,使传感器在检测过程中始终使传感器在检测过程中始终保持稳定保持稳定。5 5.2 2检测结果检测结果以以A A2 2-1111号孔和号孔和A A2 2-1616号孔为例号孔为例,以波速测试单以波速测试单孔检层法进行检测后孔检层法进行检测后,得到如下结果得到如下结果:A A2 2-1111号孔号孔、A A2 2-1616号孔的覆盖层厚度分别为号孔
16、的覆盖层厚度分别为2828m m、3030m m,等效剪切等效剪切波速分别为波速分别为206206m/sm/s、203203m/sm/s。从检测结果来看从检测结果来看,属中属中软土的地土类型软土的地土类型,级场地类别级场地类别。对于卓越周期的确定对于卓越周期的确定,按如下方法进行按如下方法进行:设覆盖设覆盖层厚度为层厚度为H H,卓越周期为卓越周期为T T,等效剪切波速为等效剪切波速为sese,按照按照“T=T=4 4H/VH/Vsese”的公式计算后的公式计算后,确定确定A A2 2-1111号孔和号孔和A A2 2-1616号孔的卓越周期分别为号孔的卓越周期分别为0 0.388388s s
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- 波速 检测 技术 岩土 工程 勘察 中的 具体 应用
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