地震安全性评价工作中波速测试技术的应用

地震安全性评价工作中波速测试技术的应用

高鹏飞

广西震防工程科技有限公司

摘要：波速测试技术是地球物理勘探技术的重要分支，也是地震勘探与地震安全性评价工作最常用的技术之一，主要对工程场地未来可能发生地震以及地震的影响程度进行评价，为工程项目的抗震设计提供可靠的参考。目前，波速测试技术被广泛的应用在冶金、铁路、石油、水电以及工民建的农工程地质勘察与安全性评价工作中。文章分析了波速测试的基本原理和方法，并进行了实证分析，旨在为地质勘察、地震安全性评价工作以及相关研究人员提供一定的参考。

关键词：波速测试；地震安全性评价；应用

地震灾害具有不确定性、严重性、复杂性等特点，一旦发生地震灾害，将会造成严重的后果。因此，在各种工程建筑中，都离不开地震安全性评价工作，波速测试技术是地震安全性评价工作中最常采用的技术之一，是一种原位测试方法，能够为地震安全性评价工作提供可靠、有效的参考资料，合理的选择建筑场地，并采取有效的措施减轻和避免地震对建筑工程造成的损坏。目前，波速测试技术被广泛的应用在工民建工程、冶金工程、道路工程、水利水电工程等众多工程地质勘察和地震安全性评价工作中。因此，文章针对波速测试及其在地震安全性评价工作中应用的研究具有非常重要的现实意义。

1波速测试基础原理和方法

1.1弹性波理论

波动是物质运动的普遍现象之一，是一种进行性扰动现象，是能量从介质的一点传递到另一点的反映，在进行地质勘察和地震安全评价中，通常将小药量爆炸、电火花、锤击等当作震源，震源产生的能量会导致介质振动，由于介质的各个质点之间就有一定的弹性联系，在介质之中进行弹性振动传递。由于所有质点的振动经过一段时间之后会停止，在振动持续的过程中，介质中的震源附近的所有质点都在振动，处于扰动状态，扰动带不断的向外扩展，进而产生了弹性地震波。因此，弹性波的实质就是介质的质点的弹性位移不断的由近而远的传播。1.2单孔波速测试原理单孔波速测试技术的原理，如图1所示。

用锤子锤击S点，形成剪切波与地震纵向波，为了能够准确的接受和采集S点波场的信息，在井中的d1和d2两个位置放置三分量检波器，并根据各个检测点的振幅变化以及波形相位状况，计算波场的初至时间，并对各初至时间的斜距进行校正，公式表示为：，式中，L表示激振点至孔口中心的水平距离，单位为m；d表示测点的深度，单位为m；t表示校正之后的时间，单位为s。根据各点的深度差，对校正之后的时间进行计算，波速计算公式表示为：，式中，△d表示测点深度差，单位为m。图层等效剪切波的波速计算公式表示为：，公式中，d0表示场地评定采用的计算深度，单位为m；Vse表示图层的等效剪切波素，单位为m/s。

1.3工作方法

①野外勘察

波速测试技术的野外勘察主要包括以下几个方面：其一，在进行钻孔施工之前，应该先对钻孔进行清理，避免在钻孔过程中渣土回填影响钻井效率和井的通畅性；其二，在现场布置好仪器设备，在激振板的中心安装速度检波器，并和仪器的开关通道连接，并将其作为剪切波传递时间和触发开关的起始记录点；其三，对测点进行两次敲打，并观察波形的变化状况，在距离测点2m左右的距离，观测地层的变化状况和测点的分布状况，为了防止高速介质面的折射现象对测试结果产生影响，最小测试深度不能小于井口到激振板之间的距离，通过观察，详细、全面、准确的记录各个仪器的操作状态和测点的深度。

②场地分类

在采用单孔波速测试技术时，场地分类是一项非常重要的工作，不同场地类型的地质结构不同，在地震作用下的反应也存在一定的差异，根据地震灾害以及地震记录的相关资料表明，影响因素包括两个方面，即土层覆盖厚度以及场地土，通过采用剪切波进行测试，能够有效的解决上述问题。场地土指的是场地范围地面15m以内的地层，该种土的类型划分主要由刚性决定，通过测试剪切波速度能够准确的检测场地土的刚性，因此，场地土的类型主要包括以下几个方面：Vsm小于150m/s时，为软弱场地土，例如淤泥质土、淤泥等；当Vsm介于140～250m/s之间，则为中软场地土，例如粉土、粘性土等；当Vsm介于250～500m/s之间时，为中硬场地土；当Vs大于500m/s时，为坚硬场地土，例如密实的碎石土、稳定的岩石土等。场地类别划分，在进行场地类别划分时，应该先确定覆盖层的厚度的上界面，并以地面为起点，并从地表开始向下计算，不能以基础为起点，当确定了覆盖层厚度的上界面之后，再确定基层岩面，根据相关规定，当波速超过500m/s，并且没有软夹层时，都称之为基岩，根据覆盖层的厚度以及场地土的类型，将场地划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种类型。

2实例分析

文章以某建筑工程为例，该工程施工企业根据当地地震主管部门的要求，对场地的地震安全性进行评价分析，在该场地设置了3个孔，分别进行单孔波场测试，以此为工程的地震安全评价工作提供可靠的参考。2.1钻孔地基波速测试结果钻孔地基波速测试结果表现为：①填土层，深度为6.1m左右，6个探测点，属于中软场地土，填土层的平均波速为181m/s；②粘土层，深度介于6.1～11.3m之间，5个探测点，属于中软场地土，粘土层的平均波速为215m/s；③粘粉质土层，深度介于11.3～14.5m之间，4个探测点，属于中硬场地土，平均波速为405m/s；④角砾岩，深度介于14.5～15.0m之间，1个探测点，属于坚硬场地土，波速为509m/s。2.2场地土类型划分通过对钻孔地基波速测试结果进行分析，3个孔的场地土类型，见表1。

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