地球物理勘探在沈阳地铁勘察工作中的应用

赵建洲　尹金香

摘 要： 地球物理勘探是通过声波及电法等物理手段对岩土层进行探测的方法。在工程勘察工作中，可对钻探、室内试验及原位测试成果进行补充验证。常用的地球物理勘察手段包括波速测试、电阻率测试、探地雷达等。本文结合沈阳地铁二号线某站勘察工作，简要介绍地球物理勘探方法，分析地球物理勘探数据，得出相关成果，为后续设计提供依据。

关键词： 地球物理；波速测试；电阻率测试；地铁勘察

0 引言

各岩土层由于其种类、成分、结构的不同而具有不同的物理特性。地球物理勘探是以各岩土层波速及电学性质的差异为基础，利用仪器观测各岩土层的波速及电性，进而分析验证各岩土层的层位及物理力学性质，为设计提供依据。

沈阳地铁二号线南延线工程北起全运路站，南至桃仙机场站。在勘察过程中，采用了多种勘察手段相结合的方式，其中地球物理勘探在其中起到重要作用，主要采用了波速测试及电阻率测试等方法，根据测试结果，对各岩土层的相关参数进行了分析计算。

1工程概况

拟建的沈阳地铁二号线某站位于浑南区智慧三街与创新一路交汇处，该站点中心里程为K29+508m，结构底板设计高程约为30.0m，结构底板埋深约为18.0m。车站为地下两层箱型框架，拟采用明挖法施工。勘察工作中布置了勘探孔33个，其中在KC-013、KC-030、KX-006三个钻孔中进行了波速测试，在KC-022、KX-009两个钻孔中进行了电阻率测试。

2 测试原理方法

2.1波速测试

不同岩土层的弹性特征存在差异，可通过弹性波速等参数反映出来。钻孔剪切波速测试就是利用这一差异，通过测定不同岩土层的剪切波（S波）、压缩波（P波）的传播速度，计算动力参数、场地卓越周期，评价场地地震效应，确定场地类别，并据此判定岩土层的工程性质，为工程设计提供依据。

本次波速测试使用XG-I型波速测试仪，采用单孔法，在地面震源采用叩板正反向激发，并产生剪切波（S波），孔内由检波器（三分量探头）接收剪切波，利用剪切波震相差180°的特性来识别S波的初至时间。当采集纵波波速时改用垂直敲击方式（主要产生纵波）来接收所产生的纵波。

2.2电阻率测试

岩土体由于成分、密度、结构等方面的不同，其电性特征也存在差异，这种差异可以通过电阻率值的大小反映。电法勘探利用这种差异，通过仪器设备采集地层的电阻率值，对地下岩土体进行评价。

本次电阻率测试使用DJC-1型多用途电测仪，采用电测井法。钻井中的土层和水有不同的物理性质，将电流通入钻井中形成电场，利用电位仪测出电场的分布及变化规律，根据视电阻率公式计算出视电视阻率值，利用视电阻率值大小的变化规律来分析比较相关土层或水质的物性差异，达到区分不同土层的位置、厚度、含水条件等目的。当两点间的大地电阻率比值大于3时，中间加点直到两点间大地电阻率比值小于3。

3 测试结果及动参数计算

根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）中土层的各动参数的计算公式，可以计算得出各土层的动剪切模量、动弹性模量及动泊松比。

根据勘察钻孔划分的地层厚度和各点测试的电压及电流值，可以计算得出各点的电阻率，根据土层内测点的电阻率平均值，得出本工点各土层电阻率值。

4 测试结果分析应用

根据各土层剪切波速测试结果，计算本场地的等效剪切波速为204m/s，场地覆盖层厚度大于50m，场地类别为Ⅲ类，为对建筑抗震一般地段。

根据场地卓越周期的经验公式，计算深度取25m，得到本场地的地基土卓越周期为0.466s。

5 结论

本项目勘察工作中采用的地球物理勘探方法为波速测试及电阻率测试，测试结果验证了各岩土层的性质差异及层位，是对钻探、室内试验及原位测试成果的有效补充。

根据相关公式，计算得出了各土层的动参数、等效剪切波速及地基土卓越周期，为场地的抗震类别划分提供了定量參考。相关成果可供设计单位进行详细设计时使用。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）.中国建筑工业出版社.2009.

[2] 辽宁省住房和城乡建设厅，辽宁省质量技术监督局.《建筑地基基础技术规范》DB21/T 907-2015.辽宁科学技术出版社.2015.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.《城市轨道交通岩土工程勘察规范》GB50307-2012.中国计划出版社.2012.

作者简介：赵建洲（1986.06.26-），男，工程师，从事岩土工程勘察设计工作。

尹金香（1985.02.11-），女，工程师，从事工程地质工作。