宿州市基于单孔波速法测试对岩土体的工程特性研究

2018-12-13张海涛冯松宝丁点点

科技创新与应用 2018年29期

张海涛冯松宝丁点点

摘要：为研究安徽省宿州市的岩土工程性质，选用单孔法波速法测试，在实验区取三个钻孔，对各个钻孔不同岩土层的波速值及动态参数多次测量并进行统计分析。结果表明：实验区各层土岩性各异，最上层淤泥质黏土的抗动力变形能力较低，动力变形较强，选取地基场地工程性质不稳定；而钻孔最底层微风化花岗岩抗动力变形能力较强，动力变形能力较低，地基场地工程性质较稳定。如果进行场地建设，可以选取最底层作为地基。

关键词：安徽宿州市；单孔波速测试；动力变形；岩土工程性质

中图分类号：TV554 文献标志码：A 文章编号：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

单孔波速测试法采用的是孔中接收，地面激振的方法来进行[1]。先将三分量检波器放入孔中，气囊充气使检波器贴壁，在距孔口1-2m处用重锤锤击上压重物的木板激发地震波：垂直方向敲击，激发出纵波，水平方向敲击，激发横波；按1m的间距由下而上接收击振信号，使用动测仪接收波动信号[2-3]。应用剪切波分析软件对现场实测波形进行处理分析，确定纵波、横波的初至时间，计算横、纵波速度，绘制波速随深度的变化曲线图，利用横、纵波速值计算各测点岩土层的动弹性模量、动剪切模量，并对各个钻孔不同岩土体的波速值及动态参数进行统计分析[4-5]。

1 实验区单孔波速测试

实验区位置：

宿州市位于安徽省北部，东与宿迁接壤，再向东北为徐州市，向西与河南省商丘市相邻，西北则为山东省菏泽，南与安徽省蚌埠、淮北相连。介于东经116°09′-118°10′、北纬33°18′-34°38′之间，总面积9787平方千米。

目前宿州市正致力于开发建设，许多大型的工程都处于在建状态，因此对宿州市岩土体各种力学参数的研究就显得十分必要。

根据实验原理选用相应的实验器材在实验区进行单孔波速测试，得出的实验结果如表1所示。

2 大夫脑厂址单孔波速测试成果分析

2.1 单孔波速测试波速及动态参数计算

对成果表进行整理计算，单孔法波速测试，取平均值做为岩体各项指标的代表值[6]，岩体波速动态参数见表2。

2.2 单孔波速结果分析

由上述成果表分析出数据可知，岩性为淤泥质黏土，横波波速为269m/s，纵波波速为786m/s；岩性为砾质黏土，其平均横波波速327m/s，平均纵波波速885m/s；岩性为全风化花岗岩，横波平均波速为462m/s，纵波平均波速为1161m/s；岩性为强风化花岗岩，横波平均波速为916m/s，纵波平均波速为1960m/s；岩性为中风化花岗岩，横波平均波速为1684m/s，縱波平均波速为3324m/s；岩性为微风化岩，横波平均波速微2368m/s，纵波平均波速微4408m/s。从岩性角度来看，当岩性为微风化岩，其岩质地基地层单孔波速值最高[9-11]，说明此岩层地基持力层的岩体整体性很

好，强度很高，有利于场地的整体稳定性。

2.3 动态参数分析

研究区动态参数即是动泊松比、动剪模量、动弹模量[7]。不同岩层的动态参数数值反映着岩土的不同程度变形。

动弹模量越大抵抗动力变形能力越强，由单孔测试及计算得出淤泥质黏土的动弹模量为0.56GPa，砾质黏土动弹模量平均值为0.83GP，动弹模量平均值为1.63GPa是全风化花岗岩，强风化花岗岩动弹模量平均数值为6.78GPa，中风化花岗岩平均动弹模量数值为21.16GPa，微风化花岗岩动弹模量为39.41GPa。由此可见，淤泥质黏土层的抵抗动力变形最弱，微风化花岗层抵抗动力变形能力最强。

同样，淤泥质黏土的动泊松比0.43，砾质黏土的动泊松比平均值为0.42，中风化花岗岩动泊松比平均值为0.33，全风化花岗岩动泊松比平均值0.41，强风化花岗岩动泊松比平均值为0.36，微风化花岗岩动泊松比为0.28，而动泊松比值越小，岩体越不容易产生动力变形，所以，泊松比为0.43的与你质黏土最容里产生动力变形，泊松比为0.30的微风化花岗岩最不容易产生动力变形[12-15]。通过对研究区單孔波速测试结果分析可以得出，在岩土体动力学方面，最底层微风化花岗岩地基工程特性比较稳定。

3 结束语

在系统的使用单孔波速法测试研究区岩性的基础上，进行了大量的数据分析与公式计算得出了如下结果：

（1）单孔波速测试得出横波纵波波速越快，岩土性质越好。当平均横波波速269m/s，纵波波速为786m/s时该土为淤泥质粘性土，而当平均横波波速2368m/s，纵波波速为4408m/s时该土为微风化花岗岩。

（2）动态参数可以看出，微风化花岗岩的动弹模量为39.41GPa，动剪模量15.2GPa，动泊松比为0.30，若选择地基，建在微风化花岗岩层上，该岩层不易产生动力变形，抗动力变形能力强，地基工程特性比较稳定。

（3）通过横波、纵波以及动态参数可以得出微风化花岗岩的工程特性最为稳定，淤泥质粘性土工程特性最不稳定。

参考文献：

[1]刘瑞丰，陈运泰，任枭，等.中国地震台网震级的对比[J].地震学报，2007（05）：11-13.

[2]王开燕，徐清彦，张桂芳，等.地震属性分析技术综述[J].地球物理学进展，2013（02）：21-22.

[3]陈哲，章中良，吴魁彬.单孔与跨孔波速测试在工程中的应用[J].地质学刊，2010，34（2）：192-195.

[4]蔡力挺，韩玉庆.波速测试在岩土工程勘察中的应用[J].西部探矿工程，2009（3）：32-37.

[5]刘康和.P.S测井技术的工程应用[J].华北地震科学，2001，19

（1）：18-22.