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波速检测技术在岩土工程勘察中的运用
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
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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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