剪切波测试技术在高层建筑地基勘察中的应用分析

李冬梅

摘 要：地基勘察是高层建筑建设过程中一个极其重要的环节，尤其当前社会发展迅速，人们对地基勘察技术要求越来越高。波速测试技术经多年的发展日渐成熟，凭借其准确、快速、简捷等优点被广泛应用在工程建设之中。本文阐述了单孔法测试剪切波的原理与方法，并结合具体工程实例对剪切波测试技术的应用进行探讨，以期为剪切波技术在高层建筑地基勘察中的应用提供参考。

关键词：剪切波测试技术；高层建筑；地基勘察；应用；分析

地基勘察中纵波速度受土中含水量的影响较大，干扰土动力特性的勘测准确性，因此常对土的剪切波速进行测量，其中单孔法是较为常用的方法，受到多数工程技术人员的青睐，被广泛应用在石油、路桥、矿井、水利水电以及民用建筑工程的地基勘察工作中；并且其获得的较为精准的测量结果，为后期工程施工的顺利进行奠定了坚实的基础。鉴于此种情况本文将重点探讨单孔法波速测试的相关知识。

1 波速测试的优点

波速测试能测量瑞雷面波、剪切波以及压缩波在岩体中的传播速度，减少室内测量时出现的误差，尤其在场地土类型和建筑场地类别确定上具有较大优势，而且能从中获得土层软硬程度、固结特性以及土层厚度等重要参数。同时还可对动弹性模量、动剪切模量等工程動力学参数进行计算，为工程建设提供有力的理论依据。剪切波测试的方法包括面波法、跨孔法以及单孔法等，其中单孔法比较常用。

2 单孔法测试原理及步骤

单孔测试原理与步骤是测试工作得以顺利进展的理论基础，因此有必要对其进行详细的说明，使技术人员明白测试过程中应注意的问题，以提高测试结果的准确性。

2.1 单孔法测试原理

单孔法测试的原理为：在地面上通过激发波发生装置使其放射出弹性波，而安装在孔内的检波器负责弹性波的接收，不过其接收的波只是横波的水平分量，鉴于横波的水平分量和横波的传播速度相等，因此测量时常用测得的横波分量速度代替横波的传播速度。另外利用下列公式便可计算出剪切波的传播速度VS。

2.2 测试步骤

单孔法测试主要包括放置仪器、布置测点、激振以及接收三个环节，其中放置仪器的具体操作为：将三分量检波仪器置于预定深度的孔内，并使其紧贴孔壁固定牢固；布置测点时需充分考虑土层具体情况，要求垂直方向上测点之间相距保持在1～3m范围。当遇到土层变化时应适当增加测点密度；激振常采用地震方式进行，即将一厚度适中的木板设置在和孔口相距1～3m的位置，接着使用大锤对木板的两端进行锤击，以产生反向和正向两个方向的剪切波；在钻孔合适深度处利用三分量检波器，接收正反两个方向的剪切波，并对波形的可判读以及完整性进行检查和记录。

3 具体工程实例

3.1 工程概况介绍

3.2 剪切波测试操作

在充分分析该建筑工程设计要求的基础上，拟采用单孔法进行波速测试。使用的器材包括记录仪、出发器、井下检波器、振源等。具体测试步骤为：在地面上与钻孔距离1m左右的位置处安装带有触发器的木板，使用18磅铁锤分别锤击木板两端产生纵波，安装在钻孔壁的三分量检波器接收来自地面上的振动信号，经测量放大器将信号放大，进行一系列操作处理后储存在专门的硬盘上，最后借助计算机对获得的数据进行处理和分析。在该工程中对6个钻孔进行了波速测试。

3.3 确定场地覆盖层厚度

确定场地覆盖层厚度时应参考《建筑抗震设计规范》相关规定，即需依据剪切波速超过500m/s坚硬土或土层顶面至地面的距离。该工程中测孔深度均达到了20m，但并未提及剪切波速是否超过500m/s，为此对工程周围岩土勘察资料进行充分分析，在总结经验的基础上，最后得出该场地覆盖层的厚度超过65m的结论。

3.4 确定场地土类型和场地类别

3.5 计算卓越频率与周期

目前工程建设时非常注重防震设计，为此需要充分了解建筑工程场地的卓越周期和频率，进而采取有效的措施提升建筑工程防震性能。在该建筑工程中对场地卓越频率和周期的计算通常运用下列经验公式：

根据公式可计算出不同测试孔的卓越频率和周期，该工程不同测试孔的卓越频率和周期具体数据如表2所示：

4 总 结

目前，高层建筑建设时为保证地基质量需采取有效方法对工程的地基进行勘察，而单孔法测试剪切波法具有操作方便、简单、快速等优点，因此在高层建筑地基勘察中应用较为广泛。为此勘察单位应结合工程设计目标要求，利用剪切波测试技术对工程场地的卓越频率与周期、覆盖层厚度、场地类别、场地土类型，并严格按照测量规范标准进行测量，以保证测量数据的准确性，为高层建筑的后期施工奠定坚实的基础。

参考文献

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