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波速检测技术在岩土工程勘察中的运用

时间:2018/9/28栏目:工程学论文

  波速检测技术在岩土工程勘察中的运用

  摘要:工程勘察是工程项目实施的重要组成部分,岩土工程勘察在建筑工程中具有不可替代的关键地位。介绍岩土工程勘察以及波速检测技术,结合工程实例,对波速检测技术在岩土工程勘察中的应用方式进行详细探讨,以期为类似工程提供借鉴。

  关键词:岩土工程;勘察;波速检测

  在岩土工程施工中,通过对施工现场进行详细勘察,能够准确掌握岩土工程地质条件,从而为岩土工程设计和施工提供依据。随着科学技术的快速发展,岩土工程勘察技术种类逐渐增多,不同勘察技术的特性以及适用性均有一定的区别。对此,需要结合实际情况选择适宜的岩土工程勘察技术,这样才能够保证其应用效果。

  1岩土工程勘察概述

  随着城市化进程的逐渐加快,岩土工程的建设数量逐渐增多,同时,建设规模均逐渐扩大。为了保证工程建设的顺利进行,在岩土工程施工前,必须进行岩土工程勘察,明确掌握施工区域地质条件以及水文条件实际情况,综合考虑工程所在区域地质资料,结合工程建设需要,制定完善的施工方案,这样才能够有效提升岩土工程建设效益。在我国不同地区,岩土工程地质条件有一定的区别,比如岩土种类、不同岩土成分含量等等,如果采用统一的岩土工程勘察技术,则会影响技术的适应性,导致勘察结果准确性降低。对此,为了尽量避免在岩土工程施工中,地质因素以及水文因素对施工的顺利进行造成不良影响,必须进行岩土工程勘察,并采用先进的勘察技术,这样才能够保证岩土工程勘察结果的准确性。

  2波速测试技术的基本原理

  在岩土工程勘察中,波速测试技术的应用原理为:以波速为依据,对岩土工程地基土物理性质进行分析,是当前一种比较先进的岩土工程勘察技术。波速测试技术的种类有很多种,其中瑞利波、剪切波以及压缩波较为常见。通过波速测试结果,能够对岩土工程不同场地类型进行划分,在动力参数设置方面,需要综合考虑抗压、阻尼、抗剪刚度等参数。同时,通过将波速测试技术应用于岩土工程勘察中,还能够准确反映出相关地震参数,比如阻尼比、动剪切刚度等等。通过对上述测试数据进行分析,能够判断出岩土工程土体是否发生液化,根据测试结果判断岩土体的卓越周期,保证岩土工程施工场地划分的科学性和合理性。在对波速测试结果进行计算时,可以采用以下计算方法:当固体介质受到外力冲击作用时,固体介质会产生应变,当这一外力冲击作用消失后,外力冲击无法与应变保持平衡关系,就会产生弹力波,并且从固体介质传递至四周位置。弹性波的组成形式比较复杂,常见波型有面波、体波等。其中,面波一般是在岩土体的表面进行传播,又可以被分为瑞雷波以及拉夫波。另外,体波又可以被分为压缩波以及剪切波。在同一个固体介质中,不同波的传播方式有很多种,并且其传播速度以及传播特征也有一定的区别,对此,在进行波速计算过程中,需要根据不同的波进行计算。

  3波速检测技术在岩土工程勘察中的应用实例

  3.1工程概况

  本次研究的岩土工程为火车站改建工程项目,通过对施工现场进行地质勘察发现,该施工区域底层地质由下而上:强风化云母片岩、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉土以及粉砂素填土。由于该火车站工程为公共项目,因此,在岩土工程勘察设计中,必须满足抗震性能要求。综合考虑施工条件、施工环境等因素,需要对施工场地岩土类别以及场地卓越周期进行计算,并采用波速测试法进行勘测。

  3.2测量方法

  首先对火车站改建项目施工现场进行整平处理,在井口边1.5m位置,放置激振板,激振板尺寸为2.5m长、0.3m宽、0.1m厚;在井口的中心位置,需要对激振板的安装位置进行检查,确保模板能够与地面直接接触;另外,在激振板上,还需要放置500~1000kg重的物体,这样才能够保证测量工作的顺利进行。在实际测量过程中,需要注意对木板的两侧位置进行多次敲打和测试,确保获得3次清晰的S波形,然后再对井口端的铁板进行多次敲打,产生清晰的P波。

  3.3测量结果

  在对本工程进行岩土工程勘察中,采用波速单孔监测技术,对施工现场Z2-17号孔以及23号孔进行监测。根据本次测量发现,17号孔的覆盖层厚度为28m,17号孔的等效剪切波为206m/s;另外,23号孔的覆盖层厚度为30m,23号孔的等效剪切波为203m/s.综合考虑岩土工程勘察涉及规范,该火车站工程地基类型为软土地基,场地类型为Ⅱ级。在测量结果计算过程中,设卓越周期为T,覆盖层厚度为H,相应孔的等效剪切波速设置为Vse,岩土工程卓越周期计算公式为:T=4H/Vse根据本次计算,在该火车站改建项目中,(www.fwsir.com)17号孔的卓越周期为0.3883s;23号孔的卓越周期为0.3941s.由此可见,通过应用波速测试技术,能够较快计算出岩土工程卓越周期。

  3.4岩土动力参数计算

  在本次岩土工程勘察中,动力参数计算公式如式(1),通过采用剪切波速法,对岩土工程承载力进行计算。μ指的是泊松比;ρ指的是介质密度,单位为g/cm3;Ed指的是动弹性模量;Gd指的是动剪切模量,单位为GPa.本次测试结果如表1所示。

  3.5砂性土地震液化势判别

  该岩土工程抗震要求为7度,因此,在本次勘察工作中,必须对施工区域深部地质条件进行勘察。对施工现场15m深度地质环境中的砂性土层液化情况进行监测,同时,根据公式(3),对剪切波速度进行计算,然后对二者进行比较。如果实际值较小,则说明该施工区域土层为液化砂性土层;而如果实际值较大,则说明该施工区域土层不送液化砂性土层,具体计算公式如式(3)。在上述公式中:Vscr指的是剪切波速度的临界值,单位为m/s;Vs0指的是经验系数;ds指的是在对剪切波速度进行测试时的测试区深度,单位为m,dw指的是测试区域地下水深度,单位为m;在该工程勘察中,测试统计结果如表2所示。通过对上述测试所得数据进行分析可见,通过对施工现场15m深度地质条件进行勘察计算分析,通过将粉砂层剪切波速度实际值与剪切波速度临界值进行比较,如果实际值偏大,则说明该施工区域地层并不是液化类型。而如果实际值偏小,则说明该施工区矛为液化类型。

  4结语

  综上所述,在岩土工程施工中,通过对施工现场进行地质勘查,能够为工程设计和施工提供依据。岩土工程勘察技术有很多种,本文主要对波速检测技术及其应用方式进行了详细探究,分析可见通过应用波速检测技术,能够有效保证岩土工程勘察结果的准确性,从而为整个工程的顺利进行奠定基础。

  参考文献

  1陈忠宪。某高层建筑地基基础的岩土工程勘察[J].矿产勘查,2011,02(2):206-208.

  2董忠级。砂土地基岩土工程勘察有关问题探讨[J].工程勘察,2015,43(10):32-37.

  3吴国斌,代伟。波速测试技术在昆明地铁3号线勘察中的应用分析[J].云南大学学报:自然科学版,2012,34(S2):215-220.

  作者:詹金锚 单位:贵州有色地质工程勘察公司

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