一种用面波反演剪切波速划分碎石土地基密实度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及工程技术领域,具体说是一种用面波反演剪切波速Vs及其波速比 AVs划分强巧大粒径碎石±地基密实度的方法。
【背景技术】
[0002] 目前,大粒径碎石±作为强巧在回填料,由于其对不同地基地质条件适应性强、沉 降小、稳定性好、抗震性能好、施工简单、易修复,对山区工程而言都可W就地取材,且有较 丰富的料源,在技术经济指标方面有显著优势,特别是在山区造地时,大量采用就地回填。 但是,碎石±由于碎石粒径大,颗粒分布不均匀,给强巧后的质量检测带来较大的困难。强 巧后的碎石体结构密实度的检测和评价工作,目前主要有直接法和间接法两类。直接法主 要为坑测法检测,即挖坑、称重、量体积,是原始而常用的方法,测定结果相对准确可靠,但 该方法检测效率低、费时、费力、耗资大且具有破坏了已经强巧的地基,由于该些局限性限 制了坑测法在大粒径碎石填筑质量检测中的大量使用;间接法主要有动力触探法、压实沉 降观测法、连续压实控制法、承载板法、面波法。
[0003] 动力触探法、压实沉降观测法、连续压实控制法、承载板法都有检测时钻探难度 大,时间长,成本高,检测深度有限等问题。面波(瑞利波)勘探检测是它利用表面波(瑞 利波)传播速度与结构内部材料密度、强度、弹性模量等力学参数的良好相关性,通过检测 岩±中波的传播速度,利用波速等值图分布规律,从而对强巧地基±分层,对均匀性进行评 定。该方法具有操作简便、探测速度快、对检测场地要求不高且能一次获得与深度相关的地 层剪切波速度参数的特点。
[0004] 现阶段面波(瑞利波)勘探检测中,主要是对地基±密实度及均匀性进行评价,对 于不同地质条件下不同岩±其波速与密实度却没有一个严格意义的划分标准,而密实度又 是岩±工程中评价地基质量的一个重要指标,因此,如何通过面波勘探手段来达到检测地 基密实度的目的,是目前岩±工程勘察急需解决的问题
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的上述不足,本发明提供一种用面波反演剪切波速划分碎石±地基 密实度的方法,是一种安全、经济、环保,并且装置易得、安装检测简便的方法。
[0006] 本发明提供的技术方案是;一种用面波反演剪切波速划分碎石±地基密实度的方 法,其特征在于按照如下方法进行:
[0007] a)采用单端激振法采集瑞利波剪切波速,布置检波器,W测点为对称中屯、,将检波 器呈直线均匀安放在地表,使之与地面嵌合紧密且直立;
[000引b)用重键竖向冲击地面,地震仪记录检波器接收地表振动信号;
[0009] C)对采集的数据进行处理反演,求出强巧后地层各层的瑞利波剪切波速,并同 时生产等值瑞利波剪切波速曲线;
[0010] d)依据强巧地层特性或其他常规测试手段和测试瑞利波波速的等值曲线,确定表 层松弛层厚度,将此层瑞利波剪切波速作为Vs。;
[0011]e)计算波速比AVd;将松弛层的瑞利波剪切波速定为Vs。,等值线曲线其他层位 的波速为V…i= 1,2, 3……n,n为自然数,Vs占VS。与的差与VS。之比为波速比AV…即 为:AVd= (Vsi-Vj/V曰0;
[001引f)根据各层瑞利波的波速W及波速比AVd判别碎石±强巧地基的密实度。
[0013] 所述判别碎石±强巧地基的密实度的方法由如下两种方法之一实现:
[0014] 方法1绝对数值法;依据的数值大小划分地层关系方法如下 [00巧]Vsi> 27〇m/s时,±体呈很密状态;
[0016] 250<Vsi《270m/s时,±体呈密实状态;
[0017] 230 < 250m/s时,±体呈中密状态;
[001引 200 < 230m/s时,±体呈稍密状态;
[0019] 《200m/s时,±体为松散状态;
[0020] 方法2相对法;
[0021] 将松弛层的瑞利波剪切波速定为Vs。,等值线曲线其他层位的波速为Vsi,i= 1,2,3……n,n为自然数,Vd与Vs。与的差与Vs之比为波速比AV…即为:AVd= (Vsi-VJ/ V,。,依据AVd划分地层关系方法如下:
[002引AVd> 35 %时,±体呈很密状态;
[002引 25 % <AVd《35 %时,±体呈密实状态;
[0024] 15%<A 25%时,±体呈中密状态;
[002引 0<AVsi《15%时,±体呈稍密状态;
[0026]AVd《0时,±体为松散状态。
[0027] 所述判别碎石±强巧地基的密实度的方法适用条件为强巧地基碎石±地基,碎石 上含量大于50%,粒径小于500mm。
[002引本发明与现有技术相比较,具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:根 据瑞利波在不同密实度的别碎石±强巧地基具有不同的传播速度,W表层松弛层中瑞利波 的传播速度为基准,建立瑞利波在不同密实度别碎石±强巧地基于其密实度之间的关系。 简单、快速地自动确定碎石±强巧地基的密实度,克服目前检测时钻探难度大,时间长,成 本高,检测深度有限等问题。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明一种用面波反演剪切波速划分碎石±地基密实度的方法的基于瑞 利波反演剪切波速和相对剪切波速与强巧后地基密实度之间关系模型图;
[0030] 图2是本发明一种用面波反演剪切波速划分碎石±地基密实度的方法的地面瞬 态瑞雷波测现场检测布置示意图
[0031] 图3是本发明一种用面波反演剪切波速划分碎石±地基密实度的方法DC-7区巧 后动探、波速对比图;
[0032] 图4是本发明一种用面波反演剪切波速划分碎石±地基密实度的方法DC-8区巧 后动探、波速对比图;
[0033] 图5是本发明一种用面波反演剪切波速划分碎石±地基密实度的方法DC-10区巧 后动探、波速对比图.
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0035] 本发明所述的一种用面波反演剪切波速Vs及其波速比AVs划分强巧大粒径碎石 ±地基密实度的方法,其特征在于按照如下方法进行:
[0036] a)采用单端激振法采集瑞利波剪切波速,布置检波器,W测点为对称中屯、,将检波 器呈直线均匀安放在地表,使之与地面嵌合紧密且直立;
[0037] b)用重键竖向冲击
地面,地震仪记录检波器接收地表振动信号;
[003引C)对采集的数据进行处理反演,求出强巧后地层各层的瑞利波剪切波速V,i,并同 时生产等值瑞利波剪切波速曲线;
[0039] d)依据强巧地层特性或其他常规测试手段和测试瑞利波波速的等值曲线,确定表 层松弛层厚度,将此层瑞利波剪切波速作为Vs。;
[0040] e)计算波速比AVd;将松弛层的瑞利波剪切波速定为Vs。,等值线曲线其他层位 的波速为V…i= 1,2, 3……n,n为自然数,Vs占VS。与的差与VS。之比为波速比AV…即 为:AVd= (Vsi-Vj/V曰0;
[0041] f)根据各层瑞利波的波速W及波速比AVd判别碎石上强巧地基的密实度。
[0042] 所述判别碎石±强巧地基的密实度的方法由如下两种方法之一实现:
[00创方法1绝对数值法;依据的数值大小划分地层关系方法如下 [0044]Vsi> 27〇m/s时,±体呈很密状态;
[0045] 250 < 270m/s时,±体呈密实状态;
[0046] 230 < 250m/s时,±体呈中密状态;
[0047] 200 < 230m/s时,±体呈稍密状态;
[0048] Vsi《200m/s时,±体为松散状态;
[0049]方法2相对法;
[0化0] 将松弛层的瑞利波剪切波速定为Vs。,等值线曲线其他层位的波速为Vsi,i= 1,2,3……n,n为自然数,Vd与Vs。与的差与Vs之比为波速比AV…即为:AVd= (Vsi-VJ/V,。,依据AVd划分地层关系方法如下:
[005UAVd> 35 %时,±体呈很密状态;
[0化引 25 % <AVd《35 %时,±体呈密实状态;
[0化引 15%<A 25%时,±体呈中密状态;
[0054]0<AVsi《15%时,±体呈稍密状态;
[005引 AVd《0时,±体为松散状态。
[0化6] 所述判别碎石±强巧地基的密实度的方法适用条件为强巧地基碎石±地基,碎石 上含量大于50%,粒径小于500mm。
[0057] 如图1所示,为地面瞬态瑞利波测现场检测布置示意图,图中1是地震仪用W采集 时域信号,2是对时域信号进行频谱分析的分析器,3是检波器,5是重键,6是垫板。W测点 为对称中屯、,将检波器呈直线均匀安放在地表,使之与地面嵌合紧密且直立。用重键竖向冲 击地面,地震仪记录检波器接收到的地表振动信号。重复上述步骤3~5次,将多次信号叠 加,w达到消除随机噪音干扰的目的。
[005引对不同密实度的碎石±进行超重型动力触探,瑞利波剪切波速已经波速比进行勘 测比较,在《岩±工程勘察规范》(GB50021)中利用超重型动力触探试验成果评价碎石±的 密实度方法,瑞利波剪切波速、波速比与超重型动力触探判别碎石±密实度状态比较见表 10
[0化9]表1瑞利波剪切波速、波速比与超重型动力触探判别碎石±密实度状态比较
[0060]
【主权项】
1. 一种用面波反演剪切波速划分碎石土地基密实度的方法,其特征在于按照如下方法 进行: a) 采用单端激振法采集瑞利波剪切波速,布置检波器,以测点为对称中心,将检波器呈 直线均匀安放在地表,使之与地面嵌合紧密且直立; b) 用重锤竖向冲击地面,地震仪记录检波器接收地表振动信号; c) 对采集的数据进行处理反演,求出强夯后地层各层的瑞利波剪切波速Vsi,并同时生 产等值瑞利波剪切波速曲线; d) 依据强夯地层特性或其他常规测试手段和测试瑞利波波速的等值曲线,确定表层松 弛层厚度,将此层瑞利波剪切波速作为VS(I; e) 计算波速比AVsi:将松弛层的瑞利波剪切波速定为VS(I,等值线曲线其他层位的波速 为Vsi,i= 1,2, 3......n,n为自然数,Vsi与VsQ与的差与VSQ之比为波速比AVsi,即为:AVsi =(vsi-vs0)/vs0; f) 根据各层瑞利波的波速以及波速比AVsi判别碎石土强夯地基的密实度。
2. 根据权利要求1所述的一种用面波反演剪切波速划分碎石土地基密实度的方法,其 特征在于:所述判别碎石土强夯地基的密实度的方法由如下两种方法之一实现: 方法1绝对数值法:依据Vsi的数值大小划分地层关系方法如下Vsi> 270m/s时,土体呈很密状态; 250 <Vsi< 270m/s时,土体呈密实状态; 230 <Vsi< 250m/s时,土体呈中密状态; 200 <K230m/s时,土体呈稍密状态; Vsi彡200m/s时,土体为松散状态; 方法2相对法: 将松弛层的瑞利波剪切波速定为VS(I,等值线曲线其他层位的波速为Vsi,i= 1,2,3......n,n为自然数,Vsi与VsQ与的差与VSQ之比为波速比AVsi,即为:AVsi = (Vsi-VsCI)/VsCI,依据AVsi划分地层关系方法如下: AVsi> 35 %时,土体呈很密状态; 25%<AVsi< 35%时,土体呈密实状态; 15%<AK25%时,土体呈中密状态; 0<AVsi< 15%时,土体呈稍密状态; AVsi< 0时,土体为松散状态。
3. 根据权利要求1所述的一种用面波反演剪切波速划分碎石土地基密实度的方法,其 特征在于,所述判别碎石土强夯地基的密实度的方法适用条件为强夯地基碎石土地基,碎 石土含量大于50%,粒径小于500mm。
【专利摘要】本发明一种用面波反演剪切波速划分碎石土地基密实度的方法,与现有技术相比较,具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:根据瑞利波在不同密实度的别碎石土强夯地基具有不同的传播速度,以表层松弛层中瑞利波的传播速度为基准,建立瑞利波在不同密实度别碎石土强夯地基于其密实度之间的关系。简单、快速地自动确定碎石土强夯地基的密实度,克服目前检测时钻探难度大,时间长,成本高,检测深度有限等问题。
【IPC分类】E02D1-00
【公开号】CN104711965
【申请号】CN201510127207
【发明人】王小章, 高杰, 杨麟峰, 熊建华, 郑俊, 李志强, 周培峰, 赵谦, 黎明
【申请人】中冶集团武汉勘察研究院有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月23日